Mit blauem Laser brennen
Blu-Ray-Technik

Data & StorageStorage

Die Scheiben sind so groß wie eine Video-DVD, können aber dank der neuen Technik fünfmal so viel Daten wie bisherige DVDs speichern.

Advanced Optical Disk

Mit blauem Laser brennen

Durch den Einsatz von blauen Lasern lässt sich ein Vielfaches der heute speicherbaren Datenmengen auf optischen Medien unterbringen. Technologien wie die Blu-Ray-Disk (BD) und die Advanced Optical Disk (AOD) bieten gegenüber der DVD deutlich höhere Speicherkapazitäten. So passen auf ein einseitiges, einschichtiges BD-Medium der ersten Generation 23 GByte Daten. Später sollen die Scheiben dann bis zu 54 GByte (AOD maximal 40 GByte) fassen, was zwölfmal mehr Speicherplatz zur Verfügung stellt, als herkömmliche DVD-Scheiben momentan anbieten (4,37 GByte).

Das Einsatzgebiet der Blu-Ray- und AOD-Disks ist in erster Linie das hochauflösende Fernsehen (HDTV, High Definition TV). Es wird digital übertragen und liefert 1920 x 1080 oder 1280 x 720 Bildpunkte in einem normalen analogen 6-MHz-Frequenzband. Die am Markt erhältlichen DVD-Rekorder sind nämlich nicht dazu geeignet, HDTV-Streams in Echtzeit aufzunehmen. Während die maximale Transferrate bei HDTV rund 19,40 MBit/s beträgt, ist der Datenstrom bei einer DVD auf 10,08 MBit/s beschränkt. Mit blauem Laser arbeitende Schreibverfahren eignen sich dagegen vollkommen problemlos für die Aufnahme von HDTV-Inhalten: So erreicht die Blu-Ray-Disk eine größtmögliche Videodatenrate von 36,0 MBit/s.


Durchmesser 12 cm

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AOD und Blu-Ray-Disk haben mit einem Durchmesser von 12 Zentimetern trotz höherer Speicherkapazität die gleichen physikalischen Abmessungen wie ganz normale CDs oder DVDs. Um auf gleichem Raum mehr Daten unterzubringen, setzen Blu-Ray-Disk und Advanced Optical Disk jedoch auf kurzwellige blaue Laser zum Schreiben und Lesen der Informationen. Der blauviolette Laserstrahl hat mit 405 Nanometern eine kürzere Wellenlänge als das rote Laserlicht, das bei DVDs beziehungsweise CDs zum Einsatz kommt. Außerdem fokussiert der feiner auflösende blaue Laserstrahl exakter und ermöglicht so kleinere Speichereinheiten (Pits).

Die Blu-Ray-Disk wurde im Februar 2002 von den neun Unternehmen Hitachi, LG Electronics, Matsushita, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony und Thomson spezifiziert. Das Speichermedium unterscheidet sich in vielen Details von der Advanced Optical Disk. Deren Standard wurde im August 2002 unter anderem von Unternehmen wie NEC, Toshiba, AOL Time Warner, Intel und IBM veröffentlicht. Obwohl die Formate BD und AOD beide blaue Laser einsetzen, sind sie nicht zueinander kompatibel.


Empfindliche Schichten

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Die Blu-Ray-Disk ist 1,2 Millimeter dick und arbeitet mit einer numerischen Apertur (NA) des optischen Linsensystems von 0,85. Die NA beschreibt das Auflösungsvermögen des Laserstrahls: Je größer die Werte, desto exakter fokussiert der Laser. Dessen Breite beträgt bei Eintritt in die oberste Schicht nur etwa 123 Mikrometer. Im Gegensatz zur DVD beträgt die Stärke der lichtdurchlässigen oberen Schutzschicht der Blu-Ray-Disk lediglich 0,1 Millimeter (bei der DVD sind es 0,6 Millimeter).

Zum Schutz vor äußeren Verschmutzungen, etwa durch Fingerabdrücke oder Kratzer, ist deshalb bei der BD-Disc ein Cartridge erforderlich. Laut Herstellerangaben soll es künftig auch BDs mit einer dickeren Schutzschicht geben, die folglich auch ohne Hülle auskommen.

Die Advanced Optical Disc ähnelt in ihrem Aufbau der gewöhnlichen DVD: Die AOD besteht aus zwei 0,6 Millimeter dicken Schichten, deren oberster Layer ein lichtdurchlässiger Schutz ist. Die numerische Apertur beträgt hier 0,65, ähnlich wie bei der DVD (NA von 0,6). Der blaue Laserstrahl ist bei Eintritt in die obere Schicht rund 526 Mikrometer breit. Je geringer die Breite des Laserstrahls ist, desto stärker beeinträchtigen kleine Verunreinigungen die Schreib- und Lesevorgänge. Im Gegensatz zur Blu-Ray-Disk ist die AOD deshalb weniger störanfällig bei Beschädigungen und sie benötigt keine zusätzliche Schutzhülle.

Bild: Sony präsentierte bereits im Jahr 2002 zur Ceatec in Japan den ersten Blue-Ray-kompatiblen Recorder


Der Groove

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Die Blu-Ray-Disk wird ausschließlich in der Datenspur, dem Groove, beschrieben. Dessen Breite beträgt maximal 0,32 Mikrometer, die Länge der Pits minimal 0,138 Mikrometer. Die hohe numerische Apertur (also das Auflösungsvermögen des Lasers) bei der Blu-Ray-Disk minimiert die Gefahr, dass der Schreib-Lesekopf nicht exakt auf die Datenspur fokussiert.
Beim Land-and-Groove-Recording, das von der Advanced Optical Disk genutzt wird, erfolgt das Brennen der Pits dagegen sowohl in der Datenspur als auch in den Bereichen, die zwischen den Windungen der Datenspur liegen. Theoretisch lässt sich die Speicherkapazität damit noch einmal deutlich steigern. Aufgrund der höheren numerischen Apertur der AOD ist deren Speicherkapazität allerdings geringer als die der Blu-Ray-Disk.

Die Unterschiede zwischen den beiden Technologien treten wie folgt zutage: Die (einschichtige) Blu-Ray-Disk ist, abhängig von den minimalen Pitlängen 0,16 Mikrometer, 0,149 Mikrometer und 0,138 Mikrometer , für Speicherkapazitäten von 23,3 GByte, 25,0 GByte beziehungsweise 27,0 GByte konzipiert. Für ein zweischichtiges AOD-Medium verdoppeln sich diese Werte entsprechend auf 46,6 GByte, 50,0 GByte respektive 54,0 GByte. Dies gilt sowohl für die wiederbeschreibbare als auch für die nur einmal beschreibbare ROM-Disk. Die Advanced Optical Disk fasst als einschichtiges, einseitiges Medium 15,0 GByte (ROM) beziehungsweise 20,0 GByte (wiederbeschreibbar). Analog erhöhen sich die Kapazitäten bei zwei Schichten auf 30 beziehungsweise 40 GByte. Die doppelseitige Nutzung für beide Medienformate sieht die Spezifikation nicht vor.

Bild: Sharp stellt zur Ceatec 2003 ebenfalls ein entsprechendes Gerät vor


Weitere Entwicklung

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Welches der beiden Formate Blu-Ray-Disk oder Advanced Optical Disk die Nachfolge der DVD antreten wird, ist noch unsicher. Das DVD-Konsortium steht hinter AOD. BD wird derzeit schneller zur Marktreife geführt.

Weitere Speicherverfahren auf Basis des blauen Lasers kommen unter anderem von Plasmon: Der Hersteller hat ein Laufwerk mit der UDO-Technologie (Ultra Density Optical) ausgestattet. Dieses Format setzt magneto-optische Speichertechnik ein. Von einer Cartridge geschützte Medien sollen Speicherkapazitäten von zunächst 30 GByte (später 60 und 120 GByte) bei einem Datentransfer von maximal 8 MBit/s bieten. Für mobile Anwendungen entwickelt Philips das Format Portable Blue. Derartige Medien haben einen Durchmesser von drei Zentimetern und fassen rund 1 GByte Daten. Zum Schreiben und Lesen wird ebenfalls ein blauer Laser genutzt. Marktreife Portable-Blu-Produkte sind seitens der Hersteller bisher nicht für Deutschland angekündigt.

Bild: Samsung hatte 2003 zur Consumer Electronic Show in Las Vegas, der größten Messe für Entertainment, einen Blue-RAy-Recorder im Gepäck.