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Name der Autoren:	Jean F. Brösel, Sebastian Ehlers, Benjamin Faslija, Cord-H. Rübke
Titel der Arbeit:	"Holografische Speicher und ihre Entwicklung"
Hochschule und Studienort:	FOM Hamburg

Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Technik 2.1 Physikalische Grundlagen 2.1.1 Elektromagnetische Welle 2.1.2 Laser 2.1.3 Superpositionsprinzip 2.2 Holografische Speicherung und Holografische Darstellung 2.2.1 Speichern von Daten 2.2.2 Lesen von Daten 2.3 Schreib- und Lesetechnik 2.3.1 Schreib-/Lesetechnik in zukünftigen Laufwerken 2.3.2 Schreib-/Lesegeschwindigkeit 2.3.3 Datendichte 2.3.4 Wiederbeschreibbarkeit 2.4 Geeignete Materialien 2.5 Energieverbrauch 2.6 Geeignete Schnittstellen 2.7 Geeignete Dateisysteme 2.7.1 FAT und NTFS 2.7.2 Universal Disk Format (UDF) 2.7.3 Volume Holographic Data Storage (VHDS) 3 Aktueller Stand und Möglichkeiten / Lösungsansätze 3.1 Kommerziell 3.1.1 Aprilis 3.1.2 General Electric 3.1.3 InPhase Technologies und Maxell 3.1.4 Nippon Telegraph and Telephone Corp (NTT) 3.1.5 Optware 3.1.6 tesa scribos GmbH 3.1.7 Kooperationen 3.1.7.1 European Computer Manufracturer Associatio (EMCA) – TC44 3.1.7.2 Holographic Data Storage System (HDSS) 3.1.7.3 PhotoRefractive Information Storage Materials (PRISM) 3.2 Wissenschaftlich 3.2.1 Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM 3.2.2 Philipps-Universtität Marburg 3.2.3 TU Berlin 3.2.4 Technische Universität Darmstadt 4 Holografische Speicher im Vergleich mit künftigen Datenspeicher 4.1 Magnetband 4.2 Festplatte 4.3 Solid State Disk 4.4 Optische Speicher 4.5 Millipede Nanospeicher 4.6 Racetrack Memory 4.7 Zusammenfassung 4.7.1 TeraDisc 4.7.2 Mutliplexed Optical Data Storage 4.7.3 Biologische Speicher 5 Zukünftige Anwendungsgebiete 5.1 Portable Medien 5.2 Datenspeicher 5.3 Arbeitsspeicher 5.4 Backup-/ Archivierungssoftware 5.5 Backupmedium 5.6 Quanten-Rechner 5.7 Einsatz in der Green IT 5.8 Spielekonsolen 5.9 Datenbanken 5.10 Videobereich 6 Fazit 7 Abkürzungsverzeichnis 8 Abbildungsverzeichnis 9 Tabellenverzeichnis 10 Fußnoten 11 Literatur- und Quellenverzeichnis

1 Einleitung

Die Holografie hat eine sehr interessante Historie. Bereits 1947 gab es die ersten Theorien über Holografien.^[1] Damals noch zur Darstellung von 3-Dimensionalen Abbildungen und Filmen gedacht, wurden bereits Ende der 60er Jahre die ersten Prototypen für holografischen Speicher entwickelt. Damals wurde die Entwicklung aufgrund der Stagnation bei der Computerentwicklung gefördert. Es gab Bedenken, dass elektronische Geräte die Anforderungen für schneller Rechner nicht erfüllen könnten. Anfang der 70er Jahre wurden viele Probleme der holografischen Speichertechnologie definiert und damit der Pfad für zukünftige Entwicklungen gelegt. In den 70er Jahren wurde die Entwicklung durch das Wettrüsten im Kalten Krieg zusätzlich gefördert. Ende der 70er Jahre entwickelte sich der traditionelle Computer wesentlich besser als man erwartet hatte, wodurch das Interesse an der holografischen Speichertechnolgie abnahm, und damit auch die aus öffentlicher Hand stammenden Forschungsgelder. Dadurch kam die Forschung in den 80ern Jahren fast zum erliegen. Erst seit den späten 90er Jahre gibt es wieder verstärkt neue Entwicklungen im holografischen Speicherbereich.^[2]

Danach hat sich die holografische Speichertechnologie in der Privatwirtschaft ständig weiterentwickelt, jedoch ohne größeres Aufsehen zu erregen. Inzwischen haben es die ersten holografischen Speicher zur Marktreife gebracht, und es gibt viele weiteren Projekte mit großem Potenzial.

In dieser Hausarbeit soll der derzeitige Stand der holografischen Speichertechnologie zusammengefasst und ein Ausblick auf die Zukunft gegeben werden. Dabei wird sich diese Hausarbeit auf die holografische Speichertechnik beschränken, und die anderen holografischen Anwendungsgebiete (wie z.B. die Bildholografie) nicht beachten, da ansonsten der Rahmen dieser Fallstudie überschritten werden würde.

2 Technik

In diesem Kapitel werden die technischen und physikalischen Grundlagen für die holografische Speichertechnologie erläutert.

2.1 Physikalische Grundlagen

2.1.1 Elektromagnetische Welle

Eine elektromagnetische Welle beschreibt eine Welle aus magnetischen und elektrischen Feldern. Zu dieser Art von Wellen gehören unter anderem Radiowellen, Mikrowellen, Röntgenstrahlung und das sichtbare Licht.^[3]

2.1.2 Laser

Als Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) wird eine Lichtquelle bezeichnet, in welcher Licht bzw. eine elektromagnetische Welle künstlich erzeugt wird. Im Vergleich mit anderen Lichtquellen unterscheiden sich die Eigenschaften des vom Laser emittierten Lichts stark. Unter anderem unterscheidet es sich im Frequenzspektrum, der Parallelität der Strahlung, der Kohärenzlänge und der Intensität.^[4]
Die Kohärenz ist eines der bedeutendsten Merkmale bei der Verwendung von Lasern als Lichtquelle und gleichzeitig Vorraussetzung für die Möglichkeit Daten holografisch zu speichern.
Lichtstrahlen bzw. (elektromagnetische-) Wellen werden dann als kohärent bezeichnet, wenn die Phasen bzw. die Phasendifferenz der betrachteten Wellen zeitlich und/oder räumlich konstant ist.^[5]
Um den Laserstrahl zu erzeugen werden innerhalb des Lasers (genauer im aktiven Medium des Lasers wie z.B. einem Gas oder einer Flüssigkeit) Atome bzw. die zu den Atomen gehörenden Elektronen in einen angeregten Zustand versetzt. Dies geschieht durch das sogenannte „Pumpen“. Bei diesem Verfahren wird dem aktiven Medium Energie (z.B. in Form von elektrischer Ladung) zugeführt.^[6] Verlässt ein Elektron im Laufe des Pumpens, durch weitere Stimulation, den angeregten Zustand (stimulierte Emission), so fällt es auf das ursprüngliche Energieniveau herab, und sendet ein Photon aus.^[7] Dieses Photon wird die gleichen Eigenschaften besitzen, wie das Photon, durch das es erzeugt wurde. Alle im Medium betroffenen Atome strahlen somit Photonen in die gleiche Richtung aus, wobei sowohl Frequenz als auch die Phase gleich sind. Alle Einzelwellen überlagern sich anschließend zu einer regelmäßigen und kohärenten Gesamtwelle.

Im nächsten Schritt werden die erzeugten Photonen über beispielsweise über zwei parallele Spiegel (Resonator) reflektiert. (Handelt es sich bei dem Laser um einen sogenannten Superstrahler entfallen die Spiegel bzw. der Resonator.)^[8] Durch das Reflektieren wird die induzierte Emission weiterer Photonen erhöht. Einer der beiden Spiegel wird dabei halbdurchlässig sein, und somit den erzeugten Laserstrahl teilweise durchlassen.

2.1.3 Superpositionsprinzip

Das Superpositionsprinzip (lat. super = über und lat. positio = Lage, Stellung) beschreibt im Allgemeinen jegliche Art der Überlagerung.
Das Superpositionsprinzip kann in mehrere Arten bzw. naturwissenschaftliche Bereiche unterteilt werden.
Unter anderem beschreibt es in der Mechanik die Überlagerung von Kräften auf und an einem Körper.
Im Zusammenhang mit holografischer Speichertechnologie wird hier das Superpositionsprinzip bezogen auf (elektromagnetische-) Wellen erläutert.

Das Superpositionsprinzip im Bereich der Wellen kommt dann zu tragen, wenn zwei Wellen (die Anzahl der Wellen ist beliebig, aus Gründen der Anschaulichkeit werden hier nur zwei Wellen angenommen) aufeinander treffen. Dabei kommt es zur sogenannten Interferenz. Beide Wellen überlagern sich und bilden (zumindest für die Zeit der Überlagerung) für einen Beobachter eine dritte Welle. Diese dritte Welle, ist das Ergebnis der Addition der Amplituden der beiden Ursprungswellen.
Ausgehend von zwei Sinuswellen, würde, bei einem Auftreffen von zwei Wellenbergen aufeinander, als Ergebnis ein Ausschlag von doppelter Höhe einer einzelnen Welle auftreten (konstruktive Interferenz).

Eine andere Situation wäre das Auftreffen eines Wellenberges der ersten Welle auf ein Wellental der zweiten Welle. Hierbei würden sich Wellenberg und Wellental gegenseitig auslöschen, und es wäre für einen Beobachter kein Ausschlag der Amplitude an der erzeugten dritten Welle erkennbar (destruktive Interferenz).

Weiterhin sind auch Zwischenwerte, wie das Auftreffen eines Wellenberges auf einen zweiten aber etwas in der Phase verschobenen Wellenberg möglich, dies würde das Aussehen der Ergebniswelle entsprechend verändern.^[9]

2.2 Holografische Speicherung und Holografische Darstellung

Bei der holografischen Speicherung, werden im Gegensatz zur bisherigen optischen Speicherung von Daten zwei Laserstrahlen benötigt.
Beide benötigten Laserstrahlen haben die gleiche Lichtquelle, einen Laser, als Ursprung. Dies ist vor allem daher nötig, da die beiden Strahlen kohärent sein müssen, da ansonsten keine kontrolierte Interferenz entsteht welche beim Auftreffen auf das Trägermedium zwingend notwendig ist.

2.2.1 Speichern von Daten

Um Informationen auf ein Medium zu schreiben benötigt man einen Laser, ein spezielles Medium (siehe Kapitel 2.4) auf das geschrieben werden soll und einen sogenannten SLM (Spartial Light Modulator).

Der Laser wird benötigt um den für den Schreibvorgang benötigten kohärenten Lichtstrahl zu erzeugen. Dieser Licht- oder Laserstrahl wird nach dem er erzeugt wurde über einen halbdurchlässigen Spiegel in zwei kohärente Strahlen aufgeteilt welche, gemäß der Definition von Kohärenz, die gleiche Phase und Frequenz besitzen. Der erste Strahl, auch Referenzstrahl genannt, wird über einen oder mehrere weitere Spiegel direkt, d.h. ohne vorher auf den SLM zu treffen, auf das zu beschreibende Medium geleitet. Der zweite Strahl („Object beam“ oder Objektstrahl) hingegen, wird auf den SLM gerichtet.
Der SLM ist eine Bauteil das die Informationen die gespeichert werden sollen auf einer zweidimensionalen Oberfläche als Matrix darstellt. Die Darstellung der Daten erfolgt dabei durch helle und dunkle Punkte auf der Oberfläche (ähnlich der Darstellung von Daten bei einem QR-Code, bei welchem die Daten ebenfalls in einer zweidimensionalen Anordnung von hellen und dunklen Punkten codiert sind).^[10] Trifft der zweite Strahl dann auf den SLM werden die Daten damit auf den Strahl „draufmoduliert“.

Anschließend trifft der um die Daten aufbereitete Strahl zusammen mit dem ersten Strahl auf das Medium auf dem die Daten gespeichert werden sollen.
An diesem Punkt kommt es zur Interferenz zwischen den beiden kohärenten Strahlen.^[11] Es entstehen helle und dunkle Bereiche auf dem Medium (das Interferenzmuster), welche dann dort gespeichert werden. Die Breite und Tiefe des gespeicherten Bitmusters ist dabei abhängig von der emittierten Wellenlänge des verwendeten Lasers. Diese ist dabei für die räumliche Tiefe des Speicherpunktes verantwortlich, welche genau einer Wellenlänge des verwendeten Lichtstrahls entspricht. So ließe sich, ähnlich wie es bei DVD und Blu-Ray der Fall ist, durch den Austausch eines roten Lasers mit Wellenlängen von 650 – 750 nm durch einen blauen Laser mit Wellenlängen von 420 – 490 nm die Speicherkapazität deutlich steigern.^[12]
Um weitere Informationen in den gleichen Bereich zu schreiben, ist es möglich den Winkel oder Abstand des Referenzstrahls (durch verändern der Phase oder der Wellenlänge) zum Speichermedium zu verändern. Damit würde ein neues Interferenzmuster entstehen, welches keinen Einfluss auf bisher gespeicherte Interferenzmuster hätte. Durch dieses Verfahren lassen sich mehrere Hundert dieser Bitmuster (Seiten) im selben Bereich des Speichermediums speichern.^[13]
Durch die bei der holografischen Speicherung verwendete Technik ist es, durch den Einsatz des SLM, nicht nur möglich sondern auch zwingend notwendig ganze Datensätze oder Datenpakte gleichzeitig auf das Medium zu schreiben. Durch dieses Verfahren werden die sehr hohen Übertragungsraten von 20MB/s bis zu demnächst möglichen 120MB/s erreicht.^[14]

2.2.2 Lesen von Daten

Das Auslesen eines mit Hilfe der holografischen Speicherung beschriebenen Mediums benötigt einen Laser des gleichen Frequenzbereiches mit dem das Medium beschrieben wurde, sowie ein sogenannten „Detector Array“

Um die gespeicherten Daten auszulesen wird im Gegensatz zum schreibenden Zugriff nur ein Laserstrahl benötigt.
Dieser Laserstrahl wird mit Hilfe von Spiegeln und Linsen auf den auszulesenden Punkt fokussiert.
Da das Material auf dem die holografischen Daten gespeichert sind durchlässig ist, wird der auf das Medium treffende Strahl, beim Auftreffen auf selbiges, durch das dort gespeicherte Interferenzmuster verändert. Beim Austritt aus dem Medium wird der jetzt veränderte Strahl auf ein Detector Array geleitet. Dieses Array ist in der Lage aus den optischen Signalen die das Laserlicht beinhaltet wieder ein Bitmuster zu erzeugen. Dieses Bitmuster wird anschließend in einen Bitstrom umgewandelt, welcher die ausgelesenen Daten enthält.^[15]
Das Detector Array ist ein Sensor der in ähnlicher Form unter anderem auch in heutigen Digitalkameras verwendet wird. Dieser Sensor ist in der Lage, mit Hilfe seiner Oberflächensensoren, das auf ihn projizierte Bild in ein digitales Signal umzuwandeln. Dabei wird das gesamte Bild auf einmal erfasst, was sich in der sehr hohen Datenübertragungsrate ausdrückt.

2.3 Schreib- und Lesetechnik

In diesem Kapitel werden Eigenschaften der holografischen Datenspeicherung und durch diese neue Technologie technische Möglichkeiten erläutert.

2.3.1 Schreib-/Lesetechnik in zukünftigen Laufwerken

Beim Schreib-/Lesezugriff auf ein Medium das mit Hilfe der holografischen Speichertechnologie beschrieben wurde gibt es zwei mögliche Verfahren den Laser auf den gewünschten Punkt auf dem Datenträger auszurichten.
In der klassischen Variante, liegt das Medium in Form einer Scheibe vor. Diese kann jetzt über einen Motor so gedreht werden, dass der Laser an der gewünschten Stelle auf das Medium trifft, und die dort liegenden Daten ausliest.
Holografische Speicher zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass die Daten nicht nur in einer zweidimensionalen Schicht gespeichert werden, sondern im gesamten Volumen eines Medium. Daher ist es nicht nur notwendig den richtigen Punkt auf dem Medium zu treffen, sondern es muss auch auf den richtigen Winkel und die Tiefe im Medium geachtet werden.
Dementsprechend werden Laufwerke welche holografische Medien lesen und beschreiben können sollen, nicht wie bisherige CD oder DVD Laufwerke nur über einen einzigen zentralen Motor gesteuert werden können, sondern es muss zusätzlich immer der Laser der die Daten ausliest entsprechend justiert werden.

2.3.2 Schreib-/Lesegeschwindigkeit

Die Schreib-/Lesegeschwindigkeit ist mit bisherigen Schreib- und Leseverfahren kaum vergleichbar. Bisherige Medien haben die Daten sequenziell in einem Bitstrom gespeichert und werden dementsprechend auch in dieser Form wieder ausgelesen bzw. geschrieben. Bei holografischer Speicherung von Daten werden jedoch, sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben, immer ganze Datenpakete auf einmal gelesen bzw. geschrieben. Durch diese Veränderung im Lese-/Schreibzugriff kommt es zu einem sprunghaften Anstieg dieser Geschwindigkeiten. Bei aktuell erhältlichen Laufwerken und den dazugehörigen Medien der InPhase Technologies Inc. werden Lese- und Speichergeschwindigkeiten von bis zu 20MB/s erreicht. Für zukünftige Medien und Laufwerke werden sogar Lese- und Schreibgeschwindigkeiten von bis zu 160MB/s beworben.^[16]

2.3.3 Datendichte

Die Datendichte bei holografischen Medien ist verglichen mit CD oder DVD um ein vielfaches höher. Dies lässt sich mit der bereits erwähnten Eigenschaft der überlagerten Speicherung von Informationen erklären. Des Weiteren wird die Speicherdichte durch die gespeicherten Interferenzmuster, welche immer ganze Datenpakete darstellen, erhöht. Der aktuell erste Hersteller von holografischen Medien, die InPhase Inc., gibt beispielsweise eine Datendichte von 500GBit/in² an. ^[17]

2.3.4 Wiederbeschreibbarkeit

Aktuell erhältliche Medien verfügen nicht über die Eigenschaft der Wiederbeschreibbarkeit. Eine der größten Schwierigkeiten bei der Entwicklung der holografischen Speichermedien waren die zu verwendenden Materialien. Bei den aktuellen Materialien, wie sie beispielsweise von der InPhase Inc. hergestellt werden, handelt es sich daher ausschließlich um sogenannte WORM Medien (Write Once Read Many).
Der nächste Schritt in der Entwicklung der Medien besteht darin, ein wiederbeschreibbares Medium zu entwickeln. Bei bisherigen Versuchen verwendeten die Entwickler Medien welche durch Wärme wieder gelöscht werden konnten. Dies ist allerdings kein Verfahren das (zumindest in dieser Form) für wiederbeschreibbare Medien eingesetzt werden könnte. Das Medium müsste zum Löschen in ein anderes Gerät gelegt werden, und es könnte auch nicht selektiert werden, welche Daten gelöscht werden sollen, sondern es würden immer alle sich auf dem Datenträger befindlichen Daten gelöscht.

2.4 Geeignete Materialien

Voraussetzung für die Nutzung der Holografie als Speichertechnik sind vor allem die Lichtdurchlässigkeit und die Formstabilität des Materials. Zudem müssen die geschriebenen Daten auch licht- und alterungsstabil sein, damit sie nicht durch das Auslesen und / oder lange Lagerzeiten unbrauchbar werden.^[18]
Die ersten Speicher bestanden aus mit Acryl dotiertem Glas. Das Glas ist volumenstabil und hat einen streng definierten Brechungsindex. Die Acryleinschlüsse werden dabei zur Speicherung der Daten verwendet. Aufgrund der geringen Diffusität und dem definierten Brechungsindex lassen sich aus Glas auch dickere Medien herstellen, wodurch mehr Daten gespeichert werden können. Nachteil bei Glas ist das entsprechend höhere Gewicht und die Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Einwirkungen.
Weiterhin ist auch Lithium-Niobat für Hologramme nutzbar. Allerdings ist dieses Material sehr teuer und die Daten werden bei mehrmaligem Auslesen zerstört. Um die Haltbarkeit der Daten zu erhöhen wurde versucht, das Material mit verschiedenen Metallen zu dotieren (Dotieren bedeutet die gezielte Verunreinigung von Materialien um deren elektrische oder optische Eigenschaften zu verändern) oder Licht verschiedener Wellenlängen zum Beschreiben und Lesen zu nutzen.^[19]
Die besten Aussichten haben zurzeit Polymerverbindungen, sogenannte photoaddressierbare Polymere, die zwischen zwei Schichten aus Polycarbonat (bekannt als Grundmaterial für CDs und DVDs) eingebracht werden. Beim Beschreiben verändert sich deren Ausrichtung und damit die optischen Eigenschaften der Moleküle. Bei den bisher entwickelten Polymeren ist der Vorgang noch unumkehrbar und garantiert laut Entwicklern und Herstellern eine Lesbarkeit der Medien von bis zu 50 Jahren. Im Moment konzentriert sich die Forschung darauf, Materialien und Verfahren zu entwickeln, mit denen Daten auch wieder gelöscht und Medien so neu beschrieben werden können.^[20]

2.5 Energieverbrauch

Ein Vergleich in diesem Bereich lässt sich nur schwer anstellen, da die beiden einzigen zurzeit auf dem Markt verfügbaren Geräte in dieser Hinsicht weit auseinandergehen:
Die Firma InPhase gibt die Leistungsaufnahme des tapestry™300r mit 80W an.^[21] Allerdings kann das Gerät auch nur einen Datenträger auf einmal verarbeiten.
Terrastore gibt die Leistungsaufnahme für die Jukebox Terrastore 1900 mit 300W an.^[22] Dafür kann das Gerät aber bis zu 15 Datenträger gleichzeitig verwalten.
Bei Bandlaufwerken geht der Energieverbrauch je nach Anwendungsfall ebenso auseinander. So verbraucht das HP MSL6060 (Kapazität 6TB, 30MB/s) laut Hersteller ebenfalls 300W^[23], während der kleine Bruder HP SLDT (Kapazität 300GB, 36MB/s) sich mit gerade einmal 33W begnügt.^[24]
Das externe Bandlaufwerk RDX QuickStor von Tandberg Data (Kapazität 80 – 500GB, 25MB/S) verbraucht sogar nur 6,6W im USB-Betrieb.^[25]

2.6 Geeignete Schnittstellen

Für die aktuell erhältlichen holografischen Laufwerke von InPhase und Terrastore sind alle aktuellen Schnittstellen ausreichend. Die Hersteller geben die Datentransferrate jeweils mit 20 MB/s an. Für diese Geschwindigkeit sind die Schnittstellen S-ATA (180 MB/s), ATA II (300 MB/s), Firewire (ab 50 MB/s) sowie alle SCSI-Schnittstellen ab Ultra Wide SCSI (ab 40 MB/s) geeignet.^[26]
Aufgrund der Technik, die das Auslesen von ganzen Datenseiten auf einmal erlaubt, ist jedoch davon auszugehen, dass die Datenraten der Geräte zukünftig wesentlich höher ausfallen werden. Bis die Grenze des derzeit möglichen (iSCSI mit 1000 MB/s) jedoch überschritten wird, wird es wohl noch etwas dauern.

2.7 Geeignete Dateisysteme

Holografische Speicher stellen aufgrund ihrer Speicherdichte und des Lese-Schreib-Systems, dass die Daten seitenweise mit zur Zeit 1,48 Mbit/Seite ausliest, bestimmte Anforderungen an das verwendete Dateisystem. Im folgenden sollen einige Dateisysteme beschrieben und auf ihre Tauglichkeit für die Verwendung in holografischen Speichern untersucht werden.

2.7.1 FAT und NTFS

Das FAT32 Dateisystem wurde erstmals mit Windows 95 vorgestellt. Das immer noch unter Lizenzrecht von Microsoft stehende System erweiterte das bis dahin verwendete FAT16-System für die Nutzung größerer Datenspeicher sowie die Unterstützung langer Dateinamen. Die Clustergröße beträgt im FAT32 Dateisystem 64 Kilobyte und ein logisches Laufwerk muss mindestens 65.527 und darf maximal 268.435.445 Cluster enthalten. Somit sind mit dem FAT32 Dateisystem theoretisch Festplattengrößen von bis zu 8 TB möglich.^[27]
Eine Beschränkung liegt bei der Größe der Dateien von 4GB vor. Größere Dateien kann das Dateisystem nicht verarbeiten. Außerdem ist das FAT32 System wie der Name auch schon sagt auf eine Datenbreite von 32 Bit ausgelegt. Dementsprechend wird auf modernen Systemen der Zugriff verlangsamt.^[28]
Aufgrund der Einschränkungen in der Lesegeschwindigkeit und der Dateigröße ist das FAT32 Dateisystem also für die Verwendung auf holografischen Datenträgern weitgehend ungeeignet. Zudem steht es noch unter Lizenzrecht von Microsoft, weshalb es nicht frei verwendet werden kann und ein Zugriff auf die Daten mit anderen Betriebssystemen wie Linux oder MacOS nicht möglich wäre.

Das NTFS-Dateisystem bietet gegenüber dem „alten“ FAT32 Dateisystem eine Vielzahl von Verbesserungen. Zum einen entfällt die Beschränkung der Dateigröße.^[29] Somit können auch große Daten in einem Stück gespeichert werden. Die übliche Clustergröße bei NTFS beträgt 4 KB, kann aber auf bis zu 64 KB erhöht werden. Die maximale Größe eines Laufwerkes liegt bei 256 TB.^[30]
Das NTFS-Dateisystem versieht jede Datei mit mehreren Dateiattributen. Dazu gehören die Standardinformationen, die auch schon unter FAT angegeben wurden (Lese- und Schreibschutz, Erstellungsdatum), aber auch zusätzliche Metadaten wie der letzte Zugriff, eine Object-ID, Log-Files und mehr.^[30] Der Nachteil des NTFS-Dateisystems liegt in der Verwendung der Journaleinträge oder Metadaten. Hierbei werden die vorgenannten Dateiattribute bei jedem Zugriff geändert. Dies wirkt sich zum einen bei der Verwaltung von vielen kleinen Dateien negativ auf die Geschwindigkeit aus. Außerdem werden damit bei wiederbeschreibbaren optischen Medien die begrenzten Schreibzyklen (bei DVDs und CDs im Mittel 1000 mal) schnell aufgebraucht. Daher ist auch das NTFS-Dateisystem nur eingeschränkt für die Verwendung mit holografischen Speichern nutzbar.

2.7.2 Universal Disk Format (UDF)

UDF (auch ISO 13346) wurde von der Optical Storage Technology Association entwickelt und beschreibt ein Dateisystem, das besonders für die Verwendung auf optischen Datenträgern geeignet ist. Es löst damit den vorhergehenden Standard ISO 9660 / Joliet ab. Heutzutage wird das UDF-Dateisystem für den Großteil industriell gefertigter CDs und DVDs genutzt.^[31]
Das UDF-Dateisystem lässt als Dateinamen bis zu 255 Zeichen aus dem Unicode Zeichensatz zu und unterstützt die auch in NTFS verfügbaren zusätzlichen Attribute. Zudem entfällt die Beschränkung der Dateigröße auf 2GB und einzelne Partitionen auf dem Datenträger können eine Größe von bis zu 8TB haben. Das UDF-Dateisystem optimiert die Nutzung von wiederbeschreibbaren Medien und unterstützt zudem das Packet Writing.^[32]
Die Optimierung wird über ein intelligentes Inhaltsverzeichnis realisiert, in dem zusätzlich zum physikalischen Speicherort der Dateien eine Liste der einzelnen Sektoren angelegt ist. Bei einem Schreibvorgang wird diese Liste aktualisiert und der Schreibzähler des Sektors um eins erhöht. Beim nächsten Schreibvorgang wird dann der Sektor mit dem niedrigsten Zähler verwendet. Somit lässt sich die Lebenszeit eines Speichers optimal ausnutzen. Werden beim Lesen oder Schreiben des Speichers zudem fehlerhafte Sektoren erkannt, so werden diese im Inhaltsverzeichnis entsprechend markiert. Der restliche verfügbare Speicherplatz kann ohne Probleme weiter genutzt werden.^[31]
Packet Writing ermöglicht es, Daten blockweise auf den Datenträger zu schreiben. Bei früheren Dateisystemen war es notwendig, alle Daten auf einmal „on the fly“ zu schreiben. Mit Packet Writing kann der Datenträger nun wie eine Diskette oder Festplatte mit einzelnen Dateien beschickt werden, die nacheinander geschrieben werden. Zum einen vermeidet man damit einen Buffer-Underrun^[33], zum anderen lassen sich die Datenträger einfacher verwalten, da man die Daten nicht schon im Voraus zusammenstellen muss.^[32] Das UDF-Dateisystem wird inzwischen von einer Vielzahl von Betriebssystemen unterstützt. Windows XP unterstützt UDF bis zur Version 2.01 nur lesend, Vista unterstützt die aktuelle Revision 2.06 sowohl lesend als auch schreibend.^[34]

Aufgrund der Vielseitigkeit und umfangreichen Kompatibilität scheint das UDF-Dateisystem zur Zeit das aussichtsreichste System für holografische Speicher zu sein. Der Hersteller InPhase hat auf Anfrage bestätigt, dass deren aktuelles Produkt mit dem UDF-Dateisystem arbeitet.

2.7.3 Volume Holographic Data Storage (VHDS)

Das VHDS-Dateisystem ist eine Entwicklung aus dem Jahre 2005, die genau auf die Bedürfnisse und Möglichkeiten der holografischen Speicherung ausgelegt ist. Das VHDS-System erzeugt ein virtuelles Dateisystem, das die Seiten auf dem Datenträger in Clustern darstellt. Jede Seite verfügt wiederum um ein eigenes Inhaltsverzeichnis, dass das Auslesen von Dateien oder -teilen in diesem Cluster mit einem einzelnen Zugriff erlaubt. Außerdem sind die Seiten in mehrere Zonen unterteilt, wodurch die Verarbeitung kleinerer Dateien beschleunigt wird. Überschreitet eine Datei die Seitengröße, so wird die gesamte Seite im Haupt-Inhaltsverzeichnis dieser Datei zugewiesen. Durch die Aufteilung in zwei Inhaltsverzeichnisse wird auch der dreidimensionale Charakter der Datenträger unterstützt.^[35]
Das VHDS-Dateisystem wird bis jetzt noch nicht verwendet. Soll aber gemäß den Autoren kompatibel mit bereits vorhandenen Dateisystemen sein. Wann und ob der Einsatz in kommerziellen Produkten stattfindet bleibt abzuwarten.

3 Aktueller Stand und Möglichkeiten / Lösungsansätze

Im Bereich der holografischen Datenspeicher gab und gibt es eine Vielzahl von Projekten. Bereits zu Ende des 20. Jahrhunderts wurde die Marktreife für entsprechende Geräte und Datenträger und deren kommerzielle Nutzung für die „nahe Zukunft“ angekündigt. Aufgrund technischer Probleme vor allem im Bereich der Materialentwicklung wurde der Erscheinungstermin für diese Technik jedoch immer weiter in die Zukunft verlegt. Das erste kommerziell nutzbare Gerät wurde erst im Jahr 2007 von der Firma InPhase vorgestellt. Die aktuellen Projekte werden im Folgenden einzeln vorgestellt.

3.1 Kommerziell

3.1.1 Aprilis

Die Firma wurde 1999 von Ingenieuren der Firma Polaroid gegründet. In Zusammenarbeit mit der Stanford Universität und dem HDSS Consortium wurde bereits im November 2000 ein Verfahren vorgestellt, mit dem eine Datenübertragung von 1 Gbit/s möglich war.^[36] Im Jahr 2002 wurden die ersten Datenträger in Form einer 12cm-Disc und einer 5x5cm großen Karte vorgestellt. Die Disc hatte ein Speichervolumen von 200GB, die Karte etwa 30GB.^[37]
Im Jahr 2003 erwarb Aprilis zahlreiche Patente von den Firmen Holoplex und Tamarack Storage. Zudem erwarben sie exklusive Lizenzen der Firma Caltech. Mit diesem Patent-Portfolio wurde Aprilis zum derzeit führenden Entwickler auf dem Gebiet der holografischen Datenspeicherung.^[38] Der nächste große Schritt von Aprilis war im Jahr 2007 die Vorstellung eines ersten Prototypen der Aprilis DHD® Type E. Dabei handelt es sich noch nicht um einen reinen holografischen Datenträger sondern um eine Technik ähnlich der DVD oder Blu-Ray-Disk mit bis zu 50 Layern, die einzeln beschrieben und ausgelesen werden können.^[39]
Trotz des großen Entwicklungsvorsprungs ist es Aprilis bisher nicht gelungen, ein Lese- bzw. Schreibgerät für die kommerzielle Nutzung zu entwickeln. Die Datenträger werden zurzeit von verschiedenen Firmen, unter anderem Sony und Samsung, für die Entwicklung eigener Geräte verwendet.^[40]

3.1.2 General Electric

General Electric begann 2006 mit der Entwicklung von holografischen Datenträgern. Bereits 2007 gelang es den Wissenschaftlern ein Material zu finden, das die für eine Verwendung entsprechenden Eigenschaften aufwies. Die Scheibe bietet eine Speicherkapazität von 500GB, was aber nicht das besondere ist.^[41] Im Gegensatz zu anderen Entwicklungen könnte es jedoch möglich sein, die Datenträger von General Electric mit einem herkömmlichen DVD- oder Blu-ray-Laufwerk zu lesen.
Auch der Preis für die Herstellung der Scheibe weicht von denen anderer Hersteller gravierend ab. Während zum Beispiel ein Datenträger der Firma InPhase um die 180 Dollar kosten, soll die Fertigung einer Photopolymerscheibe von General Electric für ca. 10 US-Cent möglich sein.^[42]

Die Herstellung und Entwicklung von nutzbaren Laufwerken will General Electrics nun an Hersteller lizenzieren, die damit schon größere Erfahrung haben. Mit einem fertigen Endprodukt ist laut General Electric und verschiedener Experten etwa 2012 zu rechnen.^[43]

3.1.3 InPhase Technologies und Maxell

Inphase und Maxell sind die einzigen Hersteller und Entwickler, die bereits ein Gerät für die holografische Datenspeicherung auf den Markt gebracht haben. Inphase Technologies wurde im Jahr 2000 gegründet; es ist ein Start-Up-Unternehmen aus den vormaligen Bell Labs und Lucent Technologies. Gemeinsam mit den CD- und Laufwerkshersteller Maxell, der 2002 eine Partnerschaft mit InPhase gründete, sowie Bayer MaterialScience, die seit 2005 für die Materialentwicklung zuständig sind, ist es gelungen das erste Gerät im Juli 2007 auf den Markt zu bringen.^[44][45][46]

Das Tapestry™300r ist ein WORM-Medium, das eine Kapazität von 300 GB bei einer Übertragungsrate von 20 MB/s zur Verfügung stellt. Es ist vor allem für die Datensicherung und Archivierung in großen Firmen gedacht. Der Laser arbeitet mit einer für diesen Bereich standardmäßigen Wellenlänge von 405 Nanometern. Das Laufwerk unterstützt mehrere Schnittstellen. Unter anderem SCSI 160/320, iSCSI, FibreChannel und 1394 (FireWire). ^[21]

Abb. 12 - Inphase Laufwerk

Abb. 13 - Maxell Laufwerk

Die Datenträger bestehen aus einer CD-ähnlichen Scheibe mit 1,5mm Stärke und 130mm Durchmesser. Zum Schutz und zur einfacheren Handhabbarkeit sind diese in Kassetten verbaut. Unbespielte Medien haben laut Hersteller eine Haltbarkeit von 3 Jahren, während beschriebene Medien eine Haltbarkeit von mindestens 50 Jahren haben. Außerdem überstehen die Medien über 20 Millionen Lesezyklen.^[21]

Abb. 14 - Inphase Datenträger

Abb. 15 - Maxell Datenträger

Das Laufwerk kostet zurzeit etwa 1500 Dollar, die Datenträger etwa 180 Dollar.

Für die nächsten Jahre ist die Entwicklung des Tapestry™800r sowie des Tapestry™ 1600r mit einer Speicherkapazität von 800GB bzw. 1600GB geplant. Zudem sollen die Transferraten von derzeit 20 MB/s auf 80 MB/s und schließlich auf 120 MB/s gesteigert werden.^[21]

Die DSM Handhabungssysteme GmbH vertreibt die Tapestry™ 300r-Laufwerke unter anderem in einer Rackmount Jukebox namens Terastore. Diese Systeme unterstützen bis zu 4 Laufwerke mit bis zu 2140 Datenträgerslots, was einer Kapazität von 642 Terrabyte entspricht.^[47]

3.1.4 Nippon Telegraph and Telephone Corp (NTT)

Der japanische Elektronik- und Kommunikationskonzern NTT gab am bereits 12.02.2004 bekannt, ab dem Jahr 2005 die sogenannte Info-MICA (Information Mulitlayered Imprinted Card) auf den Markt bringen zu wollen. Bei diesem Medium handelt es sich um eine Speicherkarte mit den Maßen von 25 mm (H) * 25mm (B) * 2mm (T) (Diese Maße entsprechen in etwa einer handelsüblichen Briefmarke).

Auf diese Größe konnte das Unternehmen mit Hilfe der holografischen Speichertechnologie bereits bis zu 1 GB an Daten speichern. Zukünftige Planungen sehen ein Medium vor, welches bei gleicher Größe, aber zusätzlichen Schichten für die Daten, bis zu 10GB an Daten fassen soll.
Der Preis der 1GB Medien sollte 100 bis 200 Yen betragen was umgerechnet in etwa 0,73 Euro bis 1,46 Euro entspricht.
Das zum Medium passende Laufwerk wurde ebenfalls vorgestellt und misst 88 mm (H) * 37 mm (B) * 22 mm (T). Dieses Laufwerk ist allerdings nur in der Lage bereits beschriebene Medien auszulesen, und kann selbst noch keine Daten auf das Medium schreiben.

Bei dem Medium handelt es sich um ein ROM (Read Only Memory) Medium. Es kann mit Daten beschrieben und ausgelesen werden, bietet aber nicht die Möglichkeit der Löschung von Daten.
Das Unternehmen wirbt mit der Umweltfreundlichkeit des Mediums, da dieses zu 100% aus Kunststoff besteht und ohne sonstige Zusatzstoffe wie beispielsweise Schwermetalle auskommt.
Den Einsatzbereich sieht das Unternehmen daher unter Anderem als Ersatz für Papier bei Eintrittskarten für Konzerte oder als Ersatz für CDs die oftmals Magazinen beigelegt werden.
Das Funktionsprinzip richtet sich stark nach dem im Kapitel 2.2 beschriebenen Verfahren. Neu ist hierbei die Anordnung des Lasers und des zu lesenden Mediums. Bei dem von NTT entwickelten Verfahren wird der Laser auf einer Achse mit dem zu lesenden Medium liegen, statt, wie es auch bei bisherigen CD oder DVD Laufwerken der Fall ist, Senkrecht auf das Medium gerichtet zu sein. ^[48]

3.1.5 Optware

Das Unternehmen Optware wurde von ehemaligen Mitarbeitern der Firmen SanDisk, Iomega und Sony gegründet.

Ziel des Unternehmens ist es mit Hilfe der selbst entwickelten „Collinear Technologies“ einen Industriestandard für zukünftige holografische Speicher zu schaffen. Einsatzbereich der angedachten Medien sind, außer dem Multimedia- und Unterhaltungsbereich, auch der Bereich der Computer bzw. der Backup- und Storage- Systeme.
Die ECMA (European Computer Manufacturers Association) hat mit der Schaffung des Komitees TC44 der Standardisierung bereits zugestimmt. Diese wird die Standardisierung von „Holographic Information Storage Systems“ (Sinngemäß übersetzt: „Speichersysteme für holografisch gespeicherte Informationen“) steuern.
Zusätzlich zu Optware sind unter anderem die Firmen Pioneer, Panasonic, Sony, Fujifilm, Hitachi, Toshiba, IBM und Philips mit in dem Komitee vertreten.^[49]

Die ersten drei Projekte teilen sich wie folgt auf:
-Holographic Versatile Disc (HVD) Cartridges – 200 GB – Read Only
-Holographic Versatile Disc (HVD) – 100GB
-Holographic Versatile Card (HVC) – 30GB

Sowie ein zusätzliches Projekt:
-Cartridge for HVD

Bei der HVC geht Optware dabei beim Lesen und Beschreiben des Mediums einen anderen Weg, als bei den HVDs, welche wie bisherige CD und DVD Medien bzw. wie die Medien die unter Kapitel 2.2 erläutert wurden, gelesen und beschrieben werden. Bei den Card Medien wird nicht allein das Medium bewegt, sondern das Laufwerk wird sowohl den Laser als auch das Medium bewegen, um mit dem Laserstrahl die gewünschte Position auf dem Medium zu erreichen. Eine Bewegung des Lasers ist zwar auch bei bisherigen optischen Medien gegeben, diese reduziert sich allerdings auf eine Bewegung zum Mittelpunkt des Mediums bzw. zurück zu dessen Rand (Tiefenachse). Dies ist auch bei der HVC weiterhin möglich. Zusätzlich können aber sowohl das Medium als auch der Laser horizontal positioniert werden (Breitenachse). Der Laser kann also, genau wie das Medium auch, nicht nur auf einer, sondern auf zwei Achsen bewegt werden. ^[50]

Die HVD geht noch einen Schritt weiter und nutzt ein anderes als im Kapitel 2.2 beschriebenes Verfahren zur Speicherung bzw. zum Auslesen der Daten. Bei diesem Verfahren werden zwei Laser genutzt welche einmal als Referenzstrahl und als Informationsstrahl genutzt werden. Der Schreib-/Lese-Laser benutzt einen blau-grünen Laser (Wellenlänge 532 nm) und einen roten Laser (Wellenlänge 650 nm) als Positionierungs- und Adressierungslaser. Die obere Schicht des Medium wird dabei vom blau-grünen Laser ausgelesen (das Funktionsprinzip gleicht hier wieder dem Kapitel 2.2) und wird an einer dichroitischen Schicht reflektiert. Diese Schicht ist für den roten Laser durchlässig, und lässt diesen auf herkömmliche Art erstellte (wie bei CD und DVD) Pits und Lands treffen. Die Hilfs-Informationen die in den Pits und Lands gespeichert sind, sind mit den Sektor-, Kopf- und Segmentinformationen bei Festplatten vergleichbar. Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise ist die Abwärtskompatibilität zu bisherigen CD und DVD Medien da diese mit dem roten Laser auslesbar wären.^[51]

3.1.6 tesa scribos GmbH

Die tesa scribos GmbH ist ein Tochterunternehmen der tesa SE. Gegründet wurde das Unternehmen nachdem auf der Cebit im Jahr 1998 das sogenannte „Tesa ROM“ vorgestellt wurde.
Bei dem Tesa ROM handelt es sich um eine handelsübliche Rolle Tesafilm, welche aber mit Hilfe eines Lasers, mit Daten beschrieben wurde. Das Tesa ROM geht zurück auf Steffen Noehte der, zusammen mit Kollegen der Universität Mannheim, dort mit polymeren Kunststoffen experimentierte. Bei diesen Versuchen wurde dann eine im Labor vorhandene Tesafilm Rolle „einfach mal belichtet“, so Noehte. Durch die Kombination des Kunstoffes des Tesafilms zusammen mit dem verwendeten Klebstoff, ergab sich die Möglichkeit winzige persistente Löcher in die Rolle zu brennen. Diese Löcher ließen sich bis zu 5 Schichten Tief brennen, und anschließend wieder auslesen.
In folge dieses Versuchs, wurde die Tesa Scribos GmbH gegründet, welche die Bestandteile der Ur-Tesa-Rom verbesserte und daraus die tesa-Holospot entwickelte. Bei dieser Technik, werden Informationen wie in der ersten Version des Tesa-ROMs, kleine Löcher in die mehrschichtigen Kunststoffschichen gebrannt. Genutzt wird dabei keine Tesafilm Rolle mehr, sondern das neu entwickelte Material, welches aus einer dünnen selbstklebenden Kunststoffschicht besteht.
Der Holospot ist nicht für große Datenmengen geeignet und wird vor allem als Fälschungsschutz eingesetzt, indem z.B. ein Code oder eine Seriennummer auf ihm gespeichert wird. Zum Auslesen der Daten wird ein spezielles Gerät benötigt, welches aber nicht in der Lage ist Daten zu schreiben.
Das Prinzip nach dem die Daten gespeichert werden (Löcher über mehrere Schichten, die damit ein dreidimensionales Gebilde ergeben), entspricht nicht den Verfahren die man bei holografischen Speichern benutzt. Trotzdem werden auch diese Speicher als holografische Speicher bezeichnet, da sie die Daten dreidimensional im Medium speichern.^[52][53]

3.1.7 Kooperationen

3.1.7.1 European Computer Manufracturer Associatio (EMCA) – TC44

Die European Computer Manufacturer Assiciation (EMCA) hat bereits 2004 auf Antrag von Optware und seinen Partnerfirmen – unter anderem Fuji Film, Pulstec Industrial und Tagossei – die Arbeitsgruppe TC44 gegründet. Diese Arbeitsgruppe soll die Standardisierung von holografischen Datenspeichern vorantreiben. Zu den kritischen Themen gehören laut Aussage der ECMA:^[54]
- Die Entwicklung von Standards basierend auf der Holographic Versatile Disc (HVD) u. a.
- das Datenträgerformat
- grundlegende Parameter sowie Referenzmaterialien
- Schutzhüllen und Kassetten sowie Schreibgeräte
- Die Untersuchung vorhandener Kennzeichnungs- und Dateisysteme sowie deren Anpassung und ggf. Neuentwicklung für holografische Erfordernisse
- Die Entwicklung von Grundlagen für Testroutinen zur Überprüfung der Lebenszeit der Datenträger
- Die Förderung gemeinsamer Entwicklungen zwischen den einzelnen Herstellern
- Die Mitwirkung bei der Entwicklung von ISO/IEC JTC-1 Standards
- Die Zusammenarbeit mit anderen Entwicklungs- und Standardisierungsorganen

Bei einem ersten Treffen sind bereits über 25 Entwickler und Hersteller, unter anderem Pioneer, Sony, Toshiba, Phillips sowie Vertreter namhafter Universitäten wie der Stanford University zusammengekommen. Der Schwerpunkt liegt zunächst auf der Entwicklung und Standardisierung der Holographic Versatile Disc (HVD) mit 100 sowie 200GB und der Holographic Versatile Card (HVC) mit 30GB. Weiterhin sollen Gehäuse und Laufwerke für diese Datenträger entwickelt werden.
Anzumerken ist, dass die Entwicklung holografischer Speicher nicht mit im Komitee für optische Speicherung eingegangen ist, sondern ein eigenes Komitee gegründet wurde.^[55]

3.1.7.2 Holographic Data Storage System (HDSS)

Die Arbeitsgruppe HDSS wurde 1995 von der U.S. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) gegründet. Mitglieder in dieser Arbeitsgruppe waren unter anderem Bayer, IBM, Rockwell und Lucent sowie namenhaften Universitäten wie das California Institute of Technology und die Stanford University.
Innerhalb von nur fünf Jahren sollte diese Arbeitsgruppe ein verwertbares System zur Verwendung von holografischen Datenspeichern erstellen. Im Jahr 2000 gelang es der Arbeitsgruppe, in einem Testaufbau eine Ausleserate von 1 Gbit pro Sekunde zu erreichen. Im selben Jahr gelang es auch, einen zufällig ausgewählten Datenblock in einer Zeit von nur 100 Millisekunden auf einem Datenträger zu finden und auszulesen. ^[56]

3.1.7.3 PhotoRefractive Information Storage Materials (PRISM)

Die Arbeitsgruppe PRISM wurde 1994 ebenfalls von der U.S. Defense Advanced Research Projects Agency gegründet. Ziel dieser Arbeitsgruppe war es, bis zum Ende des vorigen Jahrtausends Datenspeicher zu entwickeln, die für die holografische Nutzung geeignet sind.
Die Arbeitsgruppe machte große Fortschritte sowohl im Bereich von würfelförmigen Speichern aus Lithium-Niobat, als auch im Bereich der photorefraktiven und photochemischen Polymere, die hauptsächlich von Bayer entwickelt wurden.^[56]

3.2 Wissenschaftlich

3.2.1 Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM

Am Frauenhofer-Institut beschäftigen sich die Forscher, im Bereich der Holografie, mit verschiedenen Materialien und Belichtungsmöglichkeiten.
Bei bisherigen Materialien war es nur möglich entweder die Phase oder die Amplitude des einfallenden Lichts zu speichern, bzw. diese beim Auslesen zu verändern.
Bei dem neuentwickeltem Photopolymer, das auf eine dünne Schicht eines reflektierenden Trägers aufgebracht wird, wird diese Lücke geschlossen. Es kann sowohl die Amplitude als auch eine Phase auf das Medium gebracht werden, was in einer Verdoppelung der Speicherkapazität resultiert.^[57]

3.2.2 Philipps-Universtität Marburg

Wissenschaftler der Universität Marburg haben einen besonderen Weg zur Entwicklung holografischer Speicher eingeschlagen. Sie orientierten sich dabei am Auge, in dem bei Lichteinfall bestimmte Farbstoffe verändert (Isomerisiert) werden. Diese erzeugen dann elektische Impulse, die an das Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet werden.
In einem ersten Schritt wurden nun Farbstoffmoleküle gesucht, die ebenso in der Lage sind, bei Lichteinfall ihre Form zu ändern. Hierbei stieß man auf Azobenzolderivate und Stilbenderivate. Diese haben außerdem den Vorteil, dass man bei ihnen die Wellenlänge des Lichtes bei dem sie reagieren chemisch einstellen kann. Um zu bewirken, dass die Veränderungen der Farbstoffe auch optisch sichtbar werden (wenn auch nur im mikrometerbereich) wurden diese Farbstoffe an Kettenmoleküle mit einer flüssig-kristallinen Ordnung (Polymere) angeheftet.
Diese Polymere werden heutzutage vielfach in Flüssigkristall-Displays wie TFT-Monitoren, Taschenrechner-Displays und ähnlichem verwendet. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie im Gegensatz zu anderen Flüssigkeiten eine strukturierte Ordnung annehmen.
Werden die farbstoffbesetzten Flüssigkristalle nun mit Licht bestrahlt, so verändern sich die Farbstoffe und die Kristalle richten sich nach der Schwingungsrichtung des Lichtes aus. Durch Änderung des Einstrahlwinkels können die so veränderten Moleküle verändert oder in ihren Ursprungszustand zurückversetzt - die Informationen also gelöscht – werden.
Um diese Veränderung für die Holografie zu nutzen kreuzt man nun die Lichtstrahlen (Referenzstrahl und Datenstrahl) an einem bestimmten Punkt im Speichermaterial. Die Moleküle an dieser Position richten sich nach den Strahlen aus und speichern so die Information. Zum Auslesen benötigt man wiederum nur den Referenzstrahl um die Daten zu erhalten.
Auf diese Weise wäre theoretisch eine Speicherung von Daten auf Molekularebene möglich, wodurch die Speicherdichte enorm steigen würde. Allerdings wird die Speicherdichte durch die Wellenlänge des verwendeten Lichts begrenzt, die weit oberhalb der verwendeten Moleküle liegt.
Dieses Material lässt sich nicht nur für die Speicherung von Daten in Datenträgern nutzen, sondern kann auch für die Erzeugung von Hologrammen auf Scheckkarten, und Sicherheitstags verwendet werden.
Zur Zeit arbeiten die Forscher daran, die Dauerhaftigkeit des Materials zu erforschen und die Empfindlichkeit sowie die Schreibgeschwindigkeit zu erhöhen.^[58]

3.2.3 TU Berlin

Die Forscher an der Technischen Universität Berlin, beschäftigen sich derzeit unter Anderem mit einem optischen Speichersystem, das bis zu 500GB an Daten speichern kann.
Die Forscher haben ihre Entwicklung dabei stark an bisherige HD-DVD bzw. Blue-Ray Technologien angelehnt. Dementsprechend funktioniert das Beschreiben und auslesen der Medien mit den bereits in bisherigen Laufwerken für optische Datenträger verwendeten Lasern.
Die erhöhte Speicherkapazität erreichen die Forscher durch den Einsatz von mehreren übereinander liegenden Schichten aus einer fotoempfindlichen Polymerschicht. Der Prototyp des Mediums hat die Größe einer handelsüblichen DVD, besteht dabei bereits aus 50 dieser Schichten, und erreicht damit eine Speicherkapazität von 500GB. Durch einen Wechsel auf das kurzwelligere blaue Laserlicht und weitere Verbesserungen am Medium, ist es das Ziel der Forscher bis zu 1TB auf einem Medium zu speichern.
Großer Vorteil dieser Technologie ist die Abwärtskompatibilität zu den bisherigen CDs, DVDs, HD-DVDs und Blu-Ray-Discs.^[59]

3.2.4 Technische Universität Darmstadt

Auch an der TU Darmstadt widmen sich die Forscher der Möglichkeit Daten holografisch zu Speichern.
Der Ansatz der Forscher ist dabei die Methode, die auch schon in Kapitel 2.2 beschrieben ist. Neue Komponenten in diesem Bereich stellt unter anderem das zurzeit verwendete Medium dar. Bei der holografischen Datenspeicherung ist es nicht notwendig ein sich bewegendes Medium (beispielsweise in Form einer Scheibe wie bei DVDs) einzusetzen. Die richtige Positionierung des Lasers wird mit Hilfe von Motoren und Spiegeln gewährleistet, so das auch ein stillstehendes Medium möglich ist. Genau diese Möglichkeit wird zurzeit von den Forscher der TU Darmstadt genutzt. Das verwendete Speichermedium besteht aus einem LiNbO3 Kristall in Würfelform. Die erreichte Speicherkapazität liegt dabei bereits bei annähernd 500GB. Dabei hat der verwendete Speicherwürfel ein Kantenlänge von gerade einmal 1cm. Die gespeicherten Daten haben dabei, unter Ausschluss von jeglicher Lichteinstrahlung, eine Haltbarkeit von mehreren tausend Jahren.

Abb. 30 - Zwei Datensätze

Abb. 31 - Zwei weitere Datensätze

Abb. 32 - Links Ergebnis der Addition von Abb. 30, Rechts Ergebnis der Addition von Abb. 31

Ein weiteres dort genutztes Verfahren ist das gleichzeitige Auslesen von Datensätzen, bei denen gleichzeitig eine Verarbeitung der Daten erfolgt. Dabei bedarf es keiner Aktion von z.B. einer CPU, da die Ergebnisse der Berechnungen, durch die Überlagerung der auslesenden Lichtstrahlen und der daraus resultierenden Interferenzwellen, entstehen. Durch diese Ausnutzung der Interferenz, ist es nicht nur möglich Datensätze zu addieren, sondern fast jede erdenkliche Manipulation der Daten vorzunehmen. In Zukunft könnte durch diese Technik, der CPU Arbeit abgenommen werden, und damit die Leistung des ganzen Systems erhöht werden.^[60][61]

4 Holografische Speicher im Vergleich mit künftigen Datenspeicher

In diesem Kapitel geht es um den Vergleich von vorhanden und zukünftigen Datenspeichern bezogen auf die Kernaufgaben des holografischen Datenspeichers - die digitale Archivierung.

Nach einer IDC Studie vom März 2007 überschritt die Menge der weltweit produzierten Daten erstmals im Jahr 2007 die Kapazität der weltweit verfügbaren digitalen Speicher. Bis zum Jahr 2010 erwartet IDC einen Zuwachs von 161 Exabytes (2006) auf 988 Exabytes. Den größten Teil davon machen digitale Bildaufnahmen in Form von Bildern, Videos oder digitalen Röntgenaufnahmen aus. Da immer mehr Personen über einen Internetzugang verfügen wird die Nutzung digitaler Medien immer Interessanter. Reduntante Daten in Form von Musik- und Filmkopien, aber auch von Daten, die aus Sicherheitsgründen reduntant gehalten werden müssen stellen eine weitere Quelle des Datenzuwachses dar. Zusätzliche Forderungen des Gesetzgebers Daten revisionssicher zu archivieren steigern den Bedarf an WORM Speichermedien. Um bei diesem Wachstum mithalten zu können muss die Industrie die Nachfrage nach Speichermedien mit höherer Kapazität, schnelleren Zugriffszeiten und niedrigerem Energieverbrauch stillen.^[62]

4.1 Magnetband

Seit über 50 Jahren gibt es die Technik, Daten auf Magnetbänder aufzunehmen. Zu Anfang hatten auf einem 720 Meter langen 12" Rollenband gerade mal Daten mit einer Gesamtgrösse von 1,4 MB Platz. Die heutigen Magnetbänder wie z.B. eine LTO-4 Kassette könen schon 800 GB an Daten aufnehmen und weitere LTO Generationen werden folgen, die mehrere Terrabyte speichern können. Auch die Datentransferrate wird in Zukunft an die 270 MB/s betragen. Der Gigabyte Preis bei der Anschaffung beträgt gerade einmal 10 Cent, und ist somit extrem niedrig im Vergleich zu anderen Speichermedien. Da Tapes auch WORM Medien sein können erfüllen sie die Forderung nach Revisionssicherheit. Der geringe Energieverbrauch macht Bandsysteme auch für die Langzeitarchivierung interessant.

Nachteile sind zum einen die Zugriffszeit auf ein bestimmtes Datum, was im mehrstelligen Sekundenbereich liegen kann. Außerdem müssen bei der Lagerung die vom Hersteller geforderten Lagerbedingungen (niedrige Temperatur und niedrige Luftfeuchtigkeit) strikt eingehalten werden, damit eine Archivdauer von über 30 Jahren gewährleistet werden kann.^[62]

4.2 Festplatte

Ist ständige Verfügbarkeit der Daten gefragt, stellen Festplattensysteme heute sicher die erste Wahl dar. Erste Festplatten mit bis zu 2TB Kapazität werden bereits ausgeliefert. Zugriffszeiten im einstelligen Millisekundenbereich sowie Transferraten von über 100 MB/s garantieren eine sehr gute Performance. Auch wenn der Anschaffungspreis mit ca. 20 Cent/GB wesentlich unter dem noch vor wenigen Jahren üblichen 80 Cent/GB liegt, bleibt die TCO für Festplatten auf hohem Niveau: Hoher Energieverbrauch für die Geräte selbst und deren Kühlung, hoher Platzbedarf sowie ihre Kurzlebigkeit (durchschnittlich 6 Jahre) die häufigere Migrationsprozesse zur Folge hat, erhöhen die Kosten für Festplattensysteme. Erste Ansätze, den Energiebedarf von Festplattensystemen zu reduzieren, gibt es bereits im Markt. Diese Systeme schalten die Disks ab, auf die gerade kein Zugriff erfolgt. 75% des Energieverbrauchs sollen dadurch eingespart werden. Allerdings liegen die Anschaffungskosten für solche Systeme bei ca. 3,0 Euro/GB.

Da es keine WORM Festplatten gibt, erfordert die revisionssichere Archivierung auf Festplatten zusätzlichen administrativen Aufwand. Dadurch werden die Kosten weiter in die Höhe getrieben, so dass Festplattensysteme für die Langzeitarchivierung nach heutigem Stand weiterhin nur eine untergeordnete Rolle spielen werden.^[62]

4.3 Solid State Disk

Die SSD ist ein Speichermedium, das um einiges schneller ist als Festplatten. Die Zugriffszeiten liegen hier im Mikrosekundenbereich (ca. 200 Mikrosekunden), die Übertragungsraten von 80 MB/s schreiben und 250 MB/s lesen werden bisher von keinem anderen externem Speichermedium erreicht. SSDs sind sehr robust, sie benötigen nur wenig Energie, haben eine geringe Wärmeentwicklung und sind lautlos.

Der Nachteil liegt bei der Solid State Disk vor allem im Preis (3 Euro/GB) und in der Lebensdauer von ca. 5 Jahren. Letztendlich macht dies die SSDs als Archivierungsmedium ungeeignet.^[62]

4.4 Optische Speicher

Seit 1980 werden optische Platten für die Archivierung digitaler Daten eingesetzt. Fanden zu Anfang 2 GB an Daten auf einer 12" optischen Platte Platz, bieten optische Platten im 5 ¼" Format 50 GB (Blue-Ray-Disc) bzw. 60 GB (UDO-2) an Kapazität. Unterscheiden zu den ersten optischen Platten tun sie sich zum einen in der Verwendung eines blauen anstelle eines langwelligeren, roten Lasers und zum Anderen an der verbesserten Optik. Dies ermöglicht eine wesentlich höhere Datendichte.

Sie sind sehr robust gegen äußere Einflüsse und bieten eine ausreichende Transfer- und Zugriffsrate. Die Datenlebensdauer liegt bei über 30 Jahren. Kapazitätserhöhungen auf 100 bzw. 120 GB sind angekündigt.^[62]

Durch den Einsatz von Billigprodukten (CD und DVD), der dazu führte, dass archivierte Daten nicht mehr gelesen werden konnten, und den ständig fallenden Preisen bei Festplatten, haben optische Platten heute einen schlechten Stand im Markt, obwohl ihre Eignung im für die Langzeitarchivierung im professionellen Bereich sehr gut ist.

4.5 Millipede Nanospeicher

Seit Jahren arbeitet IBM an der Entwicklung des Millepede (Tausendfüßler) Nanospeicher. Es basiert auf der Rasterkraftmikroskoptechnologie, entwickelt vom Nobelpreisträger Gerd Binnig. Das Grundprinzip ist vergleichbar mit einer Lochkarte, jedoch arbeitet man bei dieser Speichertechnik im Nanobereich. Mit Hilfe tausender feinster Nadeln werden kleine Vertiefungen, die die einzelnen Bits repräsentieren, in einer dünnen Polymerschicht gedrückt und somit das Medium beschrieben. Das Auslesen funktioniert ebenfalls mit Hilfe der Nadeln. Sie erkennen die Vertiefungen in der Polymerschicht und lesen diese Bit für Bit wieder aus. Das Polymermaterial ist auch wiederbeschreibbar, indem am Rand einer Vertiefung eine Neue erzeugt wird und somit das verdrängte Material alte Vertiefung wieder verschließt.

Die Dichte der Vertiefungen schafft es, dass bis zu 125 GB auf einem Quadratzoll (2,5 x 2,5 cm) großen Bereich gespeichert werden können. Die Apparatur funktioniert, in dem das Speichermedium, gegen die unbewglichen Nadeln gedrückt wird und sich somit relativ zum Schreib-/Lesekopf bewegt. Obwohl es sich um ein mechanisches Verfahren handelt, werden Übertragungsraten von 3 – 4 MB/s erreicht. Auf dem Markt ist diese Technik noch nicht erhältlich.^[62]

4.6 Racetrack Memory

Die Racetrack Memory Speichertechnik ist ebenfalls eine Entwicklung von IBM. Sie soll die Leistungsfähigkeit von Flashspeichern mit der Kapazität und den niedrigen Kosten der Festplatte kombinieren.

Durch die magnetische Eigenschaft des Racetrack Memory werden die Daten in Form von winzigen, gegensätzlich magnetisierten Bereichen (Domänen) in einem Nanodraht gespeichert. Eine Domäne ist dabei der Bereich zwischen einem positiven und einem negativen geladenen Bereich.

Die einzelnen Domänen im Nanodraht werden mit einer Geschwindigkeit von 100 m/s über die zentrale Schreib-/Leseeinheit verschoben. Durch die Hohe Geschwindigkeit entstand auch der Name "Racetrack". Die Zugriffszeiten bewegen sich dabei im Bereich unter einer Nanosekunde, sind also wesentlich geringer als bei Flash-Speichern.

Ordnet man viele Tausende dieser Nanodrähte, die zwischen 10 und 100 Bits speichern können, senkrecht auf einer Fläche an, kann eine Datendichte erzielt werden, die um ein vielfaches höher ist als bei heute verfügbaren Festplatten. Wie der Flashspeicher, aber auch diese Technik bewegungslos. Medium, sowie der Schreib und der Lesekopf sind fest montiert. Somit ist der Racetrack-Speicher widerstandsfähig und durch seine hohe Lebensdauer ist er prädestiniert zum Einsatz in der Langzeitarchivierung. Mit den ersten Prototypen dieser Speichertechnologie ist laut IBM allerdings erst in mehreren Jahren zu rechnen.^[62]

4.7 Zusammenfassung

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Speicher mit holografischer Technik sich gegenüber alternativen Techniken behaupten können. Vielleicht nicht in allen Aspekten, aber generell scheint die holografische Technik zur Zeit die optimale Lösung zu sein. Es wird immer Alternativen geben, die bestimmte Nischen abdecken, weil sie in bestimmten Punkten besser sind als holografische Medien, aber die nachfolgende Grafik verdeutlich sehr klar, das holografische Medien ein Mittelweg darstellen zwischen allen Aspekten die beim Backup zu berücksichtigen sind. Wann Backupmedien in irgendeiner Form auch die privaten Haushalten erreichen ist nur noch eine Frage der Zeit. Die weltweite Datenmenge steigt unter Anderem so stark aufgrund der vielen Bilder die gespeichert werden.^[63] Um diese Daten langfristig zu sichern benötigt man ein Medium, dass lange hält und einfach zu bedienen ist. Sollte die holografische Speichertechnologie ein solches Medium hervorbringen, und zumindest was die Haltbarkeit anbelangt sollte das kein Problem sein, könnte sie sich extrem stark verbreiten.

Im nachfolgenden werden noch drei Technologien erläutert, die bisher noch nicht einzuschätzen sind, und daher nicht verglichen werden können. Trotzdem sollten sie erwähnt werden, da sie durchaus Potenzial haben.

4.7.1 TeraDisc

Die TeraDisc ist eine Entwicklung eines israelischen Unternehmens namens Mempile. Die TeraDisc ist ein DVD-ähnliches Speichermedium, dass durch unterschiedliche Datenschichten eine Kapazität von bis zu einem Terabyte erreichen könnte. Die bisherigen Prototypen fassen bis zu 300 Gbyte bei einer Breite von 0,6 mm. Eine normale DVD hat eine Breite von 1,2 mm auf die Mempile bis zu 500 Gbyte pressen will. Mit etwas Optimierung sogar bis zu ein Terabyte.^[64]

4.7.2 Mutliplexed Optical Data Storage

Die Mutliplexed Optical Data Storage ist ebenso wie die TeraDisc ähnlich der DVD. sie soll ebenso wie die TeraDisc bis zu einem Terrabyte an Daten speichern können, allerdings geht sie dabei nach einem anderen Prinzip vor. Im Gegensatz zur TeraDisc arbeitet die Mutliplexed Optical Data Storage mit unterschiedlichen Winkeln, um so unterschiedliche Reflextionen aus ein und derselben Datenschicht zu bekommen. Dadurch sollen auf dem Mutliplexed Optical Data Storage bis zu 250 Gigabyte an Daten Platz finden. Bei zwei Speicherschichten pro Seite des Mutliplexed Optical Data Storages könnte bis zu einem Terabyte auf dem Mutliplexed Optical Data Storage gespeichert werden. Der Mutliplexed Optical Data Storage könnte in Zukunft ein Ersatz für die heutige Blu-Ray-Discs darstellen.^[65]

4.7.3 Biologische Speicher

Ebenfalls eine Scheibe, aber ein ganz anderen Ansatz verfolgt die Protein-coated Disc. sie basiert auf Eiweiß, und gehört damit zu einer völlig neuen Art von Speichern, den biologischen Speichern. US Forscher sind sich sicher, dass genetisch veränderte Proteine auf einer DVD-ähnlichen Scheibe mehrere Terabyte an Daten speichern könnten. Nach Aussagend eines Forschers könnte die Protein-coated Disc bis zu 50 Terabyte an Daten speichern. Die Proteine auf der Disk sammeln und speichern Sonnenlicht und wandeln es in chemische Energie um, dadurch verwandeln sich die Proteine in eine Reihe von Molekülen mit einzigartiger Form und Farbe. Hielt dieser Zustand zunächst nur ein paar Stunden an, oder Tage ist man inzwischen soweit, dass dieser Zustand mehrere Jahre anhalten könnte.^[66]

Einen anderen Ansatz für biologische Speicher haben Forscher an der Universität Keio in Japan gefunden. Sie benutzen Bakterien, um darin Informationen zu speichern. Dabei macht man sich zu Nutze, dass der genetische Code in den vier Buchstaben T,C,A und G visualisiert wird. Dadurch kann man ähnlich wie beim heutigen Speicher mehrere Zustände darstellen, jedoch gegenüber dem heutigen Speicher der in jedem Bit zwei Zustände speichern kann (0,1), besteht beim Bakterienspeicher die Möglichkeit bis zu vier Zustände pro Bit zu speichern (T,C,A,G). Der große Vorteil gegenüber herkömmlichen Speichern ist dabei, dass die Daten erhalten bleiben solange der Organismus lebt. Die Lebensdauer von Bakterien kann durchaus mehrere Millionen Jahre betragen. Laut den Forschern soll die Veränderung des genetischen Codes sich nicht auf das Bakterium auswirken. Es kann zu Mutationen kommen, die die Informationen im Laufe der Jahre verändern könnten. Dies wird sich jedoch erst in praktischen Versuchen prüfen lassen.^[67]

5 Zukünftige Anwendungsgebiete

In diesem Kapitel geht es darum, welche Hard- und Software mit holografischen Laufwerken zusammenarbeiten könnte. Archivierungsysteme, Spiele oder Videos, was wäre möglich, bzw. welche Ansätze sind schon vorhanden? Die Zielgruppe dieser Speicherlösung ist Aufgrund des hohen Preises auch in naher Zukunft nicht der Privatnutzer, sondern vor allem Unternehmen, die schnelle und leistungsfähige Systeme für Ihre Daten suchen. Vorreiter könnten Banken, Büchereien, Behörden oder ganz allgemein größere Unternehmen im Videobereich sein.

5.1 Portable Medien

Fast alle holografischen Techniker fokussieren derzeit den Einsatz ihrer Technik in Verbindung als portables Medium (siehe Abschnitt 3). Doch es gibt einige interessante Aspekte bei protablen holografischen Speichern. Ein tragbarer holografischer Speicher, der mehrere Gigabyte an Daten speichern kann, könnte eine wirkliche Konkurrenz zu den aktuell so beliebten Flash-Speichern darstellen.^[68] Siehe dazu auch die Holographic Versatile Card, die unter 3.1.6 Optware erläutert wird. Sie ist für den portablen Einsatz Aufgrund der geringen Größe und der Robustheit gegenüber einer CD/DVD durchaus geeignet.

5.2 Datenspeicher

Im Jahr 2001 wurde der holografische Speicher noch als Festplattenersatz angesehen. Festplatten waren zu langsam für moderne Systeme, und man suchte nach Alternativen. Obwohl man damals bereits davon ausging, dass die Produktion sehr teuer sein würde, rechnete man fest mit der neuen Speichertechnologie.^[69]

Heutzutage ist man sich da nicht mehr so sicher. Auf der einen Seite gibt es das Argument, dass die holografischen Speicher nicht für die häufigen Schreib- und Lesezugriffe einer Festplatte geschaffen sind und den modernen Festplatten und Solid State Disks hinterher hinken.^[70]
Auf der anderen Seite gibt es das Argument, dass nur holografische Datenspeicher langfristig genügend Kapazität und eine wesentlich längere Lebenszeit aufweisen.^[71] Selbst die Geschwindigkeit der Festplatten sollte langfristig kein Problem mehr darstellen.^[72]
Ob sich der holografische Speicher auch auf dem Festplattenmarkt durchsetzen wird, ist bisher noch nicht abzusehen. Dies ist stark abhängig von der zukünftigen Entwicklung der holografischen Speichertechnologie. Der Preisverfall bei den Festplatten^[73] könnte gegen die Technik arbeiten.

5.3 Arbeitsspeicher

Holografischer Speicher als Arbeitsspeicherersatz wird international auch als Holographic Random Access Memory (HRAM) bezeichnet.

HRAM bietet eine sehr hohe Datendichte, ist nicht flüchtig und arbeitet mit sehr hohen Geschwindigkeiten. Das US Patent 6957158 beschreibt eine der Möglichkeiten wie dies funktionieren könnte. Daten werden durch die Überschneidung von zwei Lichtstrahlen auf dem Medium gespeichert. Beim Beschreiben des Mediums oder der kristallinen Struktur entsteht darauf ein Muster – ein Hologram. Wenn das Hologram teilweise durch den einen Lichtstrahl beleuchtet wird, wird das Licht vom Hologram gebrochen und der andere Lichtstrahl reproduziert. Ein Vorteil des HRAM ist dabei, dass immer ein gesamter Datenbereich gelesen wird. Dieser kann durchaus mehr als ein Megabit beinhalten. Dies ermöglicht Signifikant höhere Transferraten, sowohl beim Schreiben als auch beim Lesen. Zusätzlich ist HRAM nicht flüchtig gegenüber dem normalen Arbeitsspeicher.^[74]

5.4 Backup-/ Archivierungssoftware

Backupsoftware für holografische Medien ist im Moment nur auf dem Papier vorhanden. Gegenüber dem normalen Backup muss beim holografischen Backup einiges beachtet werden. Kann man Bit für Bit auf das holografische Medium schreiben oder wird jeweils ein ganzer Block auf das Medium geschrieben mit mehreren Megabyte an Volumen? Werden diese von der Backupsoftware zwischengepuffert oder von der Hardware? Wie hoch ist die Schreib- bzw. Lesegeschwindigkeit der Medien. Vor allem die Schreibgeschwindigkeit spielt hierbei eine große Rolle. Je niedriger die Schreibgeschwindigkeit, desto länger dauert das Backup. Eventuell müssen Daten in einer Virtual Tape Libary oder auf einer Festplatte zwischengespeichert werden bevor sie dann langsam auf das holografische Medium geschrieben werden. Dies alles ist natürlich stark abhängig von der holografischen Entwicklung in den nächsten Jahren.

Bisher ist die Firma Inphase die einzige mit einem funktionierend Produkt im Backupbereich. Diese kann ein normales magnetisches Bandlaufwerk simulieren und lässt sich so sehr einfach in eine bestehende Topologie einpflegen.^[75] Spezielle Backupsoftware gibt es bisher für das InPhase System noch nicht.

5.5 Backupmedium

Im Gegensatz zu den anderen vorgestellten Anwendungsgebieten gibt es bereits eine holografische Backuplösung auf dem Markt. InPhase Technologies hat ein Laufwerk für holografische Kassetten rausgebracht. Bisher gibt es 3 Generationen von Kassetten:

Produkt Typ Produkt Name Kapazität Transferrate WORM Gen 1 tapestry 300r 300 GB nativ 20 MB/s WORM Gen 2 tapestry 800r 800 GB nativ 80 MB/s WORM Gen 3 tapestry 1600r 1,6 TB nativ 120 MB/s

Tabelle 1: Speichermedien von InPhase

Im Vergleich dazu die aktuellen Linear Tape Open Bänder:

Produkt Typ Produkt Name Kapazität Transferrate Tape Generation 1 LTO-1 100 GB unkomprimiert 80 MB/s unkomprimiert Tape Generation 2 LTO-2 200 GB unkomprimiert 160 MB/s unkomprimiert Tape Generation 3 LTO-3 400 GB unkomprimiert 320 MB/s unkomprimiert Tape Generation 4 LTO-4 800 GB unkomprimiert 480 MB/s unkomprimiert Tape Generation 5 LTO-5 1600 GB unkomprimiert 720 MB/s unkomprimiert Tape Generation 6 LTO-6 3200 GB unkomprimiert 1080 MB/s unkomprimiert

Tabelle 2: Übersicht LTO Generationen

Ein Vorteil der LTO Bänder gegenüber den holografischen Kassetten von InPhase ist, dass sie mehrfach beschreibbar sind. Die InPhase Kassetten sind alles WORM Medien – Write Once Read Many - was bedeutet dass sie nur einmal beschrieben werden können.^[76]

Die Speicherkapazitäten der oben genannten Medien sind vergleichbar, die Generation 6 des Linear Tape Open ist bisher noch nicht veröffentlich, weshalb man bisher nur das LTO-5 mit dem tapestry 1600r vergleichen werden kann. Beide Medien haben das gleiche Speichervolumen, aber das Linear Tape Open Generation 5 kann wesentlich schneller beschrieben werden.

Doch gerade beim Backup muss noch ein weiterer wichtiger Faktor in Betracht gezogen werden. Die langfristige Archivierung bzw. die Haltbarkeit ihrer Backupmedien ist für viele Firmen eine Frage von großer Relevanz. CDs und DVDs haben eine durchschnittliche Lebensdauer von fünf Jahren, da sind magnetische Bändern wie das LTO schon besser. Diese halten bis zu 30 Jahre, dennoch müssen sie sich den holografischen Medien von InPhase geschlagen geben. InPhase gibt die Haltbarkeit ihrer Medien zur Zeit mit mindestens 50 Jahren an.

Medium/Format Lebensdauer bei optimalen Bedingungen* Lagerbedingungen: relevante Luftfeuchtgkeit & Temperaturen** QIC mini/Travan bis zu 20 Jahre 20/80 % & -5/45° Celsius QIC maxi bis zu 20 Jahre 20/80 % & -5/45° Celsius SLR bis zu 20 Jahre 20/80 % & -5/45° Celsius DDS bis zu 30 Jahre 20/60 % & 5/32° Celsius 8 mm Mammoth bis zu 30 Jahre 20/60 % & 5/32° Celsius 8 mm bis zu 30 Jahre 20/60 % & 5/32° Celsius AIT bis zu 30 Jahre 20/60 % & 5/32° Celsius DLT und S-DLT bis zu 30 Jahre 40/60 % & 18/26° Celsiu Ultirum LTO bis zu 30 Jahre 20/60 % & 16/32° Celsius

Tabelle 3: Haltbarkeit von magnetischen Bändern[77]

* Bei optimalen Bedingungen über den gesamten Lager- bzw. Archivierungszeitraum
** Die Angaben stellen Mindest- und Maximalwerte dar. Die idealen Bedingungen sind jeweils etwa in der Mitte angesiedelt

Langfristig geht InPhase davon aus, dass für jede neue Medien-Generation 18-24 Monate Entwicklungszeit benötigt werden.^{[78] [79] [80]}

5.6 Quanten-Rechner

Computer werden immer schneller. Nach Moore´s Gesetzt verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren auf einem Prozessor alle 18 Monate. Demnach werden wir zwischen 2020 und 2030 irgendwann die atomare Ebene bei der Fertigung von Prozessoren erreichen. Der nächste Schritt ist dann der Quantencomputer. Dieser wird auf Atom- bzw. Molekularebene speichern und verarbeiten. Dabei werden Quantencomputer wesentlich schneller sein als jeder siliziumbasierte Computer. Bereits heute gibt es erste einfache Modelle für spezielle Berechnungen, aber ein richtiger Quantencomputer ist noch nicht realisierbar.^[81]

Dabei gibt es eine relativ neue Entwicklung für die holografischen Speicher. Mit einem holografischen Quanten-Informationssystem könnten mehrere hunderte oder auch tausenden von Prozessen parallel verarbeitet werden.^[82]

5.7 Einsatz in der Green IT

Aufgrund seiner Eigenschaften, könnte der holografische Speicher vom Green IT Trend zusätzlichen Aufschwung erhalten. Hinter Green IT versteht man meistens die Reduktion des Stromverbrauchs der IT.^[83] Doch Green IT enthält noch weitere Aspekte, wie etwa die Vermeidung von Schadstoffen.

Dazu hat sich eine Gruppe der Universität Alicante Gedanken gemacht und ein Photopolymer entwickelt, welches für holografische Speicher verwendet werden könnte. Es kann einfacher verarbeitet werden, in verschiedenen Schichten ,mit unterschiedlicher Dicke und enthält weniger Giftstoffe als herkömmliche Materialien. Das Polymer wird als umweltschonend bezeichnet, da es keine öl-basierten Lösungsmittel oder andere Komponenten, die toxisch, explosiv, radioaktiv, leicht entflammbar, ätzend oder umweltschädigend sind, enthält. Zusätzlich werden für die Produktion keiner der obenen genannten Komponenten benötigt. Das einzige Lösungsmittel das benutzt wird ist Wasser, welches die Gefahren einer Belastung stark reduziert und es einfacher macht, das Produkt am Ende zu recyceln. Die Produktion kann automatisiert werden, so dass das Produkt in einem Stück gefertigt werden kann.

Derzeit befindet sich die Universität auf der Suche nach einem Unternehmen, dass diese Technologie aufkauft und zu einem fertigen Produkt weiterentwickelt. ^[84]

5.8 Spielekonsolen

Im Bereich der Spielekonsolen gibt es bisher kaum Ansätze zur Nutzung holografischer Speichermedien. Neben dem hohen Preis für ein Lesegerät, spricht auch dagegen, dass sich holographische Medien noch nicht schnell reproduzieren lassen. Somit gibt es seitens der Konsolenhersteller bisher keine Software, die dieses Medium nutzen könnte.

Im Sommer 2008 gab es allerdings eine Meldung vom Konsolenhersteller Nintendo, der in Zusammenarbeit mit Inphase Technologies ein Patent in den USA angemeldet hatte.

Die Technik mit dem Titel "Miniature flexure based scanners for angle multiplexing" wurde von Bradley J. Sissom erfunden Das Patent (Nummer US 7,336,40,9 B2) wurde am 26. Februar 2008 von Nintendo und Inphase Technologies eingereicht. In dem Patent geht es um das Auslesen räumlicher Binärdaten.^[85]

Inphase Technologies selbst ist eines der führenden Unternehmen, die holografische Speichersysteme entwickelt. Blu-ray-Discs, DVDs oder gar Steckmodule könnten somit die Datenspeicher der Vergangenheit sein - wenn sich die neue Technologie durchsetzt. Das derzeit nur für den Unternehmenseinsatz gedachte Tapestry-Laufwerk von Inphase soll auf DVD-ähnlichen Scheiben zwischen 300 GByte und 1,6 Terabyte Daten unterbringen können und Transferraten von 20 bis 120 MByte/s bieten. Auch wenn Nintendos Patentschrift nur die Optik zum Zugriff beschreibt, ist aus einer Erklärung herauszulesen, dass es dabei auch um rotierende holografische Datenscheiben geht und noch nicht um Module ohne Mechanik. Für Nintendo sind derartige Speichertechniken interessant, weil sie extrem große Datenmengen auf kleinstem Raum versammeln. Hinzu kommt, dass sie zumindest anfangs eine Hürde für Schwarzkopierer darstellen könnten.^[86]

Das Patent kann unter http://www.google.com/patents?id=urioAAAAEBAJ&pg=PA4&dq=inPhase+Technologies+Nintendo&source=gbs_selected_pages&cad=1_1#PPA4,M1 eingesehen werden.

Auf eine schriftliche Anfrage (vom 02.06.2009) bei Nintendo Deutschland erhielten wir bis zum Abgabetermin dieser Fallstudie keine Reaktion.

5.9 Datenbanken

Holografisch Speicher könnten für Datenbanken interessant werden, da auch hier der Faktor Speicherplatz eine signifikante Rolle spielt. Dagegen spricht allerdings, dass aktuell nur WORM-Medien auf den Markt verfügbar, und dass die Zugriffszeiten für eine intensive Nutzung noch zu langsam sind.

Erst wenn diese technischen Hürden überwunden sind, wäre auch im Bereich der Datenbanken der holografische Speicher eine Alternative zur Festplatte.

5.10 Videobereich

Aus bisheriger Sicht sind holografische Medien nicht für die Massenvervielfältigung von Filmen oder Musik geeignet, da sich die Daten nicht wie bei CDs und DVDs einpressen lassen sondern jedes mal aufs Neue geschrieben werden müssen. Das erschwert die Vervielfältigung von für die Massenproduktion.

Allerdings spricht für die Nutzung dieser Medien, dass Sie viel Platz für Daten bietet. Dies käme vor allem bei der Videoarchivierung zum tragen.

Folgende Eigenschaften sind dabei äußerst Wichtig:^[87]
- Viel Speicherplatz: Videoaufzeichnungen nehmen viel Platz ein. Große Filmstudios bewegen sich heute schon im Terabyte bzw. Petabyte-Bereich.
- Zuverlässigkeit: Die Aufzeichnungen müsssen zuverlässig und vollständig gespeichert werden und uneingeschränkt oft abrufbar sein.
- Nidrige Kosten: Die Kosten pro MB müssen sehr gering sein, da sehr viele Daten gespeichert werden sollen.

Die Frage die sich stellt ist, ob z.B. InPhase mit seiner Tapestry Baureihe richtig für den Video Markt aufgestellt ist? Einige wenige Meldungen sprechen dafür.

Ikegami ist ein in Tokyo ansässiger Hersteller von hochauflösenden Übertragungskameras. In Kooperation mit Inphase wird das holografische Speicherlaufwerk Tapestry unter der Marke Ikegami eingeführt und für Unternehmen angeboten. InPhase liefert laut Ikegami eine kostengünstige Lösung, um riesige Videodateien zu archivieren, die mit bandlosen Kameras vom Typ Editcam aufgenommen wurden.^[88]

Desweiteren hat InPhase bekannt gegeben, dass Panasonic für seine Kamerabaureihe Panasonic P2 ebenfalls den holografischen Speicher von InPhase zur Archivierung einsetzen möchte.^[87]

Auch Turner Entertainment, Teil des US TV Rundfunksenders, ist an holografischen Laufwerken interessiert.^[87]

Es sieht also so aus, als ob Unternehmen aus der Video- bzw. Kamerabranche anfangen, die holografische Speicherung als potenzielles Archivierungsmedium in Betracht zuziehen. Allerdings ist die Magnetbandtechnik immer noch ausgereifter als die holografischen Speichermedien, was viele weitere potentielle Unternehmen im Augenblick noch abschreckt.

6 Fazit

Die Entwicklung von holografischen Speichern dauert nun schon geraume Zeit an und ist wohl eines der langwierigsten und ehrgeizigsten Projekte der Computertechnik. Das Prinzip der Holografie ist zwar relativ einfach, die technische Umsetzung gestaltet sich jedoch schwierig. Durch die rasante Entwicklung der Miniaturisierung und Computertechnik sowie neuen Erkenntnissen in der Materialentwicklung in den letzten Jahren, ist es heutzutage möglich, Datenträger herzustellen, die ein Vielfaches der Speicherkapazität früherer Jahre haben.
Der derzeitige Entwicklungsstand der holografischen Speicher ist etwa mit dem der Festplatten Mitte der 80er Jahre zu vergleichen. Die ersten Geräte drängen jetzt auf dem Markt und in Anbetracht des immer größeren Speicherbedarfs in den verschiedensten Lebensbereichen sind viele Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit durchaus guten Zukunftsaussichten in Arbeit.
Zwar liegt die Kapazität dieser Datenträger heute noch unter der von aktuellen Festplatten, für die Zukunft ist jedoch mit einer erheblichen Kapazitätssteigerung zu rechnen. Wann allerdings die Kapazitäten holografischer Speicher die von herkömmlichen Datenträgern oder parallel entwickelten Medien wie etwa SSD oder Racetrack übersteigen wird bleibt abzuwarten.
Sicher ist auf jeden Fall, dass durch die Möglichkeit, Daten parallel auszulesen ein enormer Geschwindigkeitsschub sowie eine Vielzahl von Anwendungen möglich ist, die dies nutzen. Nicht nur im kommerziellen Bereich, in denen der Einsatz holografischer Speicher zur Datensicherung genutzt wird, sondern auch im privaten Bereich, in dem das Heimkino immer brilliantere Bild- und Klangwelten in das heimische Wohnzimmer bringt.
Ein weiterer Vorteil wird dann wahrscheinlich auch die Langlebigkeit der Medien sein. Während Magnetbänder und die meisten traditionellen Optischen Medien (CD, DVD, BluRay) auch bei einer optimalen Lagerung nur bis zu 30 Jahren haltbar sind, können holografische Medien mit einer Haltbarkeit von über 50 Jahren aufwarten.
Da sich die Informationen bei holografischen Discs jedoch nicht einpressen lassen, sondern einzeln gebrannt werden müssen, wird die Verwendung für den Massenmarkt insbesondere im Film- und Heimbereich wohl noch etwas Zeit brauchen.

7 Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung	Bedeutung
ATA	Advances Technology Attachment
CD	Compact Disk
CPU	Central Prozessing Unit
DARPA	Defense Advanced Research Projects Agency
DVD	Digital Versatile Disk
ECMA	European Computer Manufacturers Association
FAT	File Allocation Table
HD-DVD	High Definition Digital Versatile Disk
HDSS	Holographic Data Strorage System
HP	Hewlett Packard
HRAM	Holographic Random Access Memory
HVC	Holographic Versatile Card
HVD	Holographic Versatile Disk
IBM	International Business Machines Corporation
Laser	Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
LTO	Linear Tape Open
NTFS	New Technology File System
NTT	Nippon Telegraph and Telephone Corp.
PRISM	PhotoRefractive Information Storage Materials
QR Code	Quick Response Code
ROM	Read Only Memory
S-ATA	Serial Advanced Technology Attachment
SCSI	Small Computer System Interface
SLM	Spartial Light Modulator
SSD	Solid State Disk
TFT	Thin Film Transistor
TV	Tele Vision
UDF	Universal Disk Format
USB	Universal Serial Bus
VHDS	Volume Holographic Data Storage
WORM	Write Once Read Many

8 Abbildungsverzeichnis

Abb.-Nr.	Abbildung
1	Stimulierte Emission
2	Konstruktive Interferenz
3	Destruktive Interferenz
4	Speichern von Daten
5	Beispiel eines QR-Codes
6	Beispeiel eines Interferenzmusters
7	Lesen von Daten
8	Möglicher Aufbau eines Laufwerkes für holografische Speicher
9	Versuchseinrichtungen der Firma General Electrics
10	Versuchseinrichtungen der Firma General Electrics
11	Versuchseinrichtungen der Firma General Electrics
12	Inphase Laufwerk
13	Maxell Laufwerk
14	Inphase Datenträger
15	Maxell Datenträger
16	Jukebox 1900 von DSM
17	Ein Info-MICA Medium
18	Ein Info-MICA Medium im Größenvergleich mit einer Briefmarke
19	Ein Info-MICA Laufwerk
20	Funktionsweise eines Info-MICA Laufwerkes
21	Laufwerk mit HVC Medium
22	Funktionsweise einer HVD Laufwerkes
23	Laufwerk mit HVC Medium
24	Funktionsweise einer HVD Laufwerkes
25	Tesa-ROM
26	Tesa-ROM mit gespeicherten Daten
27	Beispiel eines Holospot
28	Polarisationshologramm im Polymerfilm
29	Größenvergleich eines Speicherwürfels
30	Zwei Datensätze
31	Zwei weitere Datensätze
32	Links Ergebnis der Addition von Abbildung 30, Rechts Ergebnis der Addition von Abbildung 31
33	Transcend 32 GB SSD
34	Millipede Schreib-/Lesekopf (links); Vertiefungen im Polymerfilm (rechts)
35	Racetrack Memory: Lese- und Schreibverfahren
36	Zusammenfassung der vorgestellten Techniken und ihre Eignung für die Langzeitarchivierung soweit bisher bekannt
37	Preisentwicklung von Festplatten
38	Patent: Optik zum Zugriff auf Datenspeicher

9 Tabellenverzeichnis

Tabelle Nr.	Tabelle
1	Speichermedien von InPhase
2	Übersicht LTO Generationen
3	Haltbarkeit von magnetischen Bändern

10 Fußnoten

1. ↑ Vgl. o.V., History, http://www.holophile.com/history.htm, 14.06.2009.
2. ↑ Vgl. Tchalakov, I., The History of Holographic Optical Storage at Both Sides of the Iron Curtain, 1969-1989, http://www.histech.nl/shot2004/programma/txt/tchalakov.asp?file=tchalakov, 14.06.2009.
3. ↑ Vgl. Eichler, J. (1995), Laser: High-Tech mit Licht, Springer 1995, Seite 5.
4. ↑ Vgl. Eichler, J. (1995), Laser: High-Tech mit Licht, Springer 1995, Seite 26ff.
5. ↑ Vgl. Kneubühl, F.K., Sigrist M.W. (2008), Laser, Gabler Wissenschaftsverlage 2008, Seite 11f.
6. ↑ Vgl. Kneubühl, F.K., Sigrist M.W. (2008), Laser, Gabler Wissenschaftsverlage 2008, Seite 41f.
7. ↑ Vgl. Eichler, J. (1995), Laser: High-Tech mit Licht, Springer 1995, Seite 20.
8. ↑ Vgl. Eichler, J. (1995), Laser: High-Tech mit Licht, Springer 1995, Seite 21ff.
9. ↑ Vgl. Green, B. (2006), Das Elegante Universum, Wilhelm Goldmann Verlag 2006, Seite 122ff.
10. ↑ Vgl. Duzi, M., Jaakkola, H. (2007), Information Modelling and Knowledge Basis XVIII, IOS Press 2007, Seite 290ff.
11. ↑ Vgl. Bäuerle, D. (2008), Laser: Grundlagen und Anwendungen in Photonik, Technik, Medizin und Kunst, Wiley-VCH 2008, Seite 77ff.
12. ↑ Vgl. Eichler, J. (1995), Laser: High-Tech mit Licht, Springer 1995, Seite 5.
13. ↑ Vgl. o.V., Technology Tour, http://www.inphase-technologies.com/downloads/pdf/technology/techTour.pdf, 14.06.2009.
14. ↑ Vgl. o.V., http://www.inphase-technologies.com/products/media.asp?subn=3_2, 14.06.2009.
15. ↑ Vgl. o.V., Technology Tour, http://www.inphase-technologies.com/downloads/pdf/technology/techTour.pdf, 14.06.2009.
16. ↑ Vgl. o.V., http://www.inphase-tech.com/products/media.asp?subn=3_2, 14.06.2009.
17. ↑ Vgl. o.V., High speed holographic data storage at 500 Gbit/in.2, http://www.inphase-technologies.com/downloads/pdf/technology/HighSpeedHDS500Gbin2.pdf, 14.06.2009.
18. ↑ Vgl. o.V., http://www.handelsblatt.com/technologie/it-internet/kunststoffe-speichern-grosse-datenmengen;9825009, 14.06.2009.
19. ↑ Vgl. Beyer, O., u. A. (2005), Femtosecond holography in lithhium niobate crystals, http://lo.epfl.ch/webdav/site/lo/shared/2005/OL_30_2233_Sep2005.pdf, 14.06.2009.
20. ↑ Vgl. o.V. (2003), http://www.tecchannel.de/storage/komponenten/402129/holographische_speichertechnik/index7.html, 14.06.2009.
21. ↑ ^{21,0 21,1 21,2 21,3} Vgl. o.V., InPhase Produktbroschüre, http://www.inphase-technologies.com/downloads/pdf/products/2007TapestryProductBrochure.pdf, 14.06.2009.
22. ↑ Vgl. o.V. Terrastore Produktbroschüre, http://www.terastore.de/pdf_d/1900d10.pdf, 14.06.2009.
23. ↑ Vgl. o.V., HP Produktbroschüre, http://h20195.www2.hp.com/v2/GetPDF.aspx/5981-6544DEE.pdf, 14.06.2009.
24. ↑ Vgl. o.V., HP Produktbroschüre, http://h20195.www2.hp.com/v2/GetPDF.aspx/DA-11840.pdf, 14.06.2009.
25. ↑ Vgl. o.V., Tandberg Data Produktbroschüre, http://www.ico.de/img/pdf/dltr12.pdf, 14.06.2009.
26. ↑ Vgl. o.V., http://www.filmscanner.info/Schnittstellen.html, 16.05.2009.
27. ↑ Vgl. o.V., Microsoft Hilfe und Support, http://support.microsoft.com/kb/184006/de, 11.06.2009.
28. ↑ Vgl. o.V., http://www.allround-pc.com/artikel/wissenswertes/2003/fat32-vs-ntfs, 11.06.2009.
29. ↑ Tatsächlich liegt die maximale Dateigröße gemäß der NTFS-Architektur bei 16 Exabytes. Da bisher jedoch nocht nicht einmal Datenspeicher in diesen Dimensionen existieren, kann diese Beschränkung noch vernachlässigt werden.
30. ↑ ^{30,0 30,1} Vgl. o.V. Microsoft Developer Network, http://msdn.microsoft.com/de-de/library/cc781134(WS.10).aspx, 11.06.2009.
31. ↑ ^{31,0 31,1} Vgl. o.V. Optical Storage Technology Assiciation – Specifications: Universal Disk Format (UDF), http://www.osta.org/specs/index.htm, 11.6.2009.
32. ↑ ^{32,0 32,1} Vgl. o.V. Wengguang’s Introduction to Universal Disk Format (UDF), http://homepage.mac.com/wenguangwang/myhome/udf.html, 11.06.2009.
33. ↑ Bei einem Buffer-Underrun kann das System die Daten nicht schnell genug an die Hardware schicken und der erforderliche Datenstrom reißt ab. Bei Benutzung des ISO 9660 oder Joliet-Dateisystems wurde der Datenträger somit unbrauchbar.
34. ↑ Vgl. o.V., Microsoft Hilfe und Support, http://support.microsoft.com/?scid=kb%3Ben-us%3B928119&x=5&y=9, 11.06.2009.
35. ↑ Vgl. Yi, F., u.A. (2005), Abstract - The file system research based on the volume holographic data storage.
36. ↑ Vgl. o.V. (2001), Aprilis Says Its Holographic Storage Technology Will Unlock Company Data; Many Now Regard Archived Information as 'Write-Once, Read-Never', http://www.thefreelibrary.com/Aprilis+Says+Its+Holographic+Storage+Technology+Will+Unlock+Company...-a075894018 , 12.06.2009.
37. ↑ Vgl. o.V. (2002), Aprilis Unveils Holographic Storage Media, http://www.laserfocusworld.com/display_article/158311/12/none/none/TECHN/Aprilis-Unveils-Holographic-Storage-Media, 12.06.2009.
38. ↑ Vgl. o.V. (2003), Aprilis acquires Holographic Storage Patents from Holoplex Technologies, http://www.cdrinfo.com/sections/news/Details.aspx?NewsId=7643, 12.06.2009.
39. ↑ Vgl. Taylor, T. (2007), DCE Aprilis News Release, http://stxaprilis.com/AprilisOffersNewMedia_2.pdf, 12.06.2009.
40. ↑ Vgl. o.V. (2003), Holographische Speichertechnik, http://www.tecchannel.de/storage/komponenten/402129/holographische_speichertechnik/index9.html, 12.06.2009.
41. ↑ Die TU Berlin hat bereits 2007 die gleiche Datendichte mit einem ähnlichen Verfahren erreicht
42. ↑ Vgl. Lawrence, B. (2009), GE Global Research Blog, http://www.grcblog.com/?cat=10, 12.06.2009.
43. ↑ Vgl. o.V. (2009), Holographische Disk mit 500 GByte entwickelt, http://www.tecchannel.de/storage/news/2018503/holo_disk_mit_500_gigabyte_schon_2012/, 12.6.2009.
44. ↑ Vgl. Greene, K. (2006), Neuer Anlauf für Hologramm- Speicher, http://www.heise.de/tr/Neuer-Anlauf-fuer-Hologramm-Speicher--/artikel/71447, 12.06.2009.
45. ↑ Vgl. Laurer, M. (2007), Die Daten-Goliaths , http://www.stern.de/computer-technik/technik/:Hologramm-Disk-Die-Daten-Goliaths-/587656.html, 12.06.2009.
46. ↑ Vgl. o.V., Bayer MaterialScience steigt in die Entwicklung holografischer Datenträger ein, http://www.chemie.de/news/d/45667/, 12.06.2009.
47. ↑ Vgl. o.V. ,Massenspeichersysteme für optische Datenträger, http://www.terastore.de/index_d.html, 12.06.2009.
48. ↑ Vgl. o.V. (2004), New hologram memory "Info-MICA" prototype completed, http://www.ntt.co.jp/news/news04e/0402/040212.html, 14.06.2009.
49. ↑ Vgl. o.V. (2005), Holografische Speicher auf dem Weg zum Industriestandard, http://www.golem.de/0501/35501.html, 14.06.2009.
50. ↑ Vgl. o.V. (2005), Optware to Release 30 GB Holographic Card for Less than $1 at the End of 2006, http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20050608/105586/, 14.6.2009.
51. ↑ Vgl. Völz, H., Handbuch der Speicherung, http://aes.cs.tu-berlin.de/voelz/PDF/neuDCD_BD.pdf, 14.06.2009.
52. ↑ Vgl. o.V., tesa Holospot® – Maximaler Fälschungsschutz und effektive Produktverfolgung, http://www.tesa-scribos.com/deu/security_technology/tesa_holospot, 14.06.2009.
53. ↑ Vgl. Ott, S. (2004), Kein Tesa als PC-Speicher, http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/261088/, 14.06.2009.
54. ↑ Vgl. Glinka, W., TC44 – Holographic Information Storage Systems (HISS), http://www.ecma-international.org/memento/TC44.htm, 14.06.2009.
55. ↑ Vgl. o.V., http://www.optware.co.jp/english/index_what.htm, 14.06.2009.
56. ↑ ^{56,0 56,1} Vgl. o. V., http://www.opticsilan.org/html/html.gmm/gmm.conceptual/holographics.memory.htm, 14.06.2009.
57. ↑ Vgl. o.V. (2009) Doppelte Datendichte in holographischen Speichern , http://www.materialsgate.de/mnews/mn-4296.html, 14.06.2009.
58. ↑ Vgl. Lieker, I. u.A. Holographische optische Speicherung (2007), http://www.uni-marburg.de/aktuelles/unijournal/1/Holographik, 13.06.2009.
59. ↑ Vgl. o.V. (2007) Holo-Disk speichert bis zu 500 GByte, http://www.tecchannel.de/test_technik/news/481632/holo_disk_speichert_bis_zu_500_gbyte/index.html, 14.06.2009.
60. ↑ Vgl. Denz, C. (1999), Datenspeicher im Zukerwürfelformat, http://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/physik_ap/denz/publikationen/99_00/99_00_12.pdf, 14.06.2009.
61. ↑ Vgl. Denz, C. (1999), Volumenhologramme - Datenspeicher der Zukunft, http://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/physik_ap/denz/publikationen/99_00/99_00_9.pdf. 14.06.2009.
62. ↑ ^{62,0 62,1 62,2 62,3 62,4 62,5 62,6} Vgl. Gathmann, I. (2009), http://www.documanager.de/magazin/artikel_2092_digital_archivierung_datenspeicher.html, 13.06.2009.
63. ↑ Vgl. o.V.(2009), 500 Milliarden Gigabyte weltweit, http://www.gulli.com/news/digitale-daten-500-milliarden-2009-05-20/, 13.06.2009.
64. ↑ Vgl. o.V. (2007), TeraDisc: Ein Terabyte auf einer Scheibe, http://www.golem.de/0703/51373.html, 11.06.2009.
65. ↑ Vgl. o.V., MODS (multiplexed optical data storage), http://www.itwissen.info/definition/lexikon/multiplexed-optical-data-storage-MODS-MODS-Disc.html, 11.06.2009.
66. ↑ Vgl. Salleh, A. (2006), DVD uses bug protein to store data, http://www.abc.net.au/science/news/stories/s1680304.htm, 14.06.2009.
67. ↑ Vgl. o.V. (2007), Forscher testen Bakterien als Speichermedium, http://science.orf.at/science/news/148146, 14.06.2009.
68. ↑ Vgl. Huang,G. (2005, Holographic Memory, http://www.technologyreview.com/computing/14742/page3/, 08.06.2009.
69. ↑ Vgl.o.V., (1991), Licht im Nadelöhr, http://wissen.spiegel.de/wissen/dokument/dokument.html?id=13488697&top=SPIEGEL, 04.06.2009.
70. ↑ Vgl.Grund-Ludwig, P.(2007), Speichern im Hologramm, http://www.dradio.de/dlf/sendungen/computer/590281/, 04.06.2009.
71. ↑ Vgl.Nelson, J. (2006), Holographic Data Storage: Super Storage On Its Way, http://dqchannels.ciol.com/content/mirror/106051501.asp, 04.06.2009.
72. ↑ Anmerkung des Autors: Bezieht sich auf Aussagen eines Herstellers.
73. ↑ Vgl. Rißka., V. (2008), Festplatten: 1,5 Terabyte fallen unter 110 Euro, http://www.computerbase.de/news/hardware/laufwerke/massenspeicher/2008/dezember/festplatten_15_terabyte_110_euro/, 04.06.2009.
74. ↑ Vgl. o.V. (2005), US Patent 6957158 - High density random access memory in an intelligent electric device, http://www.patentstorm.us/patents/6957158/fulltext.html, 06.09.2009.
75. ↑ Vgl. o.V.,InPhase Technologies Products, http://www.inphase-technologies.com/products/default.asp?tnn=3, 12.06.2009.
76. ↑ Vgl. o.V. (2005), Write Once Read Many, http://netzikon.net/lexikon/w/worm-medium.html, 09.06.2009.
77. ↑ Vgl. o.V., Tabelle 1: Haltbarkeit von Magnetbändern für Netzwerkumgebungen, http://www.speicherguide.de/_upload/artikel/images/artikel_55_bild2.pdf, 10.06.2009.
78. ↑ Vgl. Halfacree, G. (2008), InPhase launches holographic storage, http://www.bit-tech.net/news/2008/04/28/inphase-launches-holographic-storage/1, 09.06.2009.
79. ↑ Vgl. o.V., Drives & Media, http://www.inphase-tech.com/products/media.asp?subn=3_2, 09.06.2009.
80. ↑ Vgl. o.V., http://lto.org/technology/default.php?section=0, 09.06.2009.
81. ↑ Vgl. Bonsor, K. u.A., How Quantum Computers Work, http://computer.howstuffworks.com/quantum-computer.htm, 10.06.2009.
82. ↑ Vgl. Tordrup, K., u.A. (2008), Holographic quantum computing, http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0802/0802.4406v2.pdf, 10.06.2009.
83. ↑ Vgl. o.V. (2007), Umfrage: GreenIT hat Zukunft, http://www.pcwelt.de/start/computer/pc/news/482677/umfrage_greenit_hat_zukunft/index.html, 10.06.09.
84. ↑ Vgl. Berenguer, A., Environmentally friendly holographic recording material, http://www.ua.es/en/otri/areas/ttot/docs/Registro_holografico_definitivo_ingles.pdf, 10.06.2009.
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86. ↑ Vgl. o.V. (2008), Wird Super Mario bald holographisch gespeichert?, http://www.golem.de/0807/61429.html, 12.06.2009.
87. ↑ ^{87,0 87,1 87,2} Vgl. Mellor, C. (2007), http://www.techworld.com/storage/features/index.cfm?featureid=3320, 13.06.2009.
88. ↑ Vgl. o.V., http://www.techworld.com/storage/features/index.cfm?featureid=3320, 13.06.2009.

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