optisches Speichermedium

Eine optische Scheibe ist ein flaches, kreisrundes Substrat, typischerweise mit 120 mm oder 80 mm Durchmesser, auf das digitale Daten als spiralförmige Spur aus mikroskopischen Vertiefungen und Landungen kodiert sind. Ein Laserstrahl, üblicherweise im Nahinfrarotbereich (780 nm für CD, 650 nm für DVD, 405 nm für Blu-ray), wird von dieser Oberfläche mit unterschiedlicher Intensität je nach Geometrie der Vertiefung reflektiert. Eine Photodiode erfasst diese Reflexionen und wandelt sie zurück in Binärdaten um. Die Scheibe selbst ist aus Polycarbonat-Kunststoff, 1,2 mm dick, mit einer reflektierenden Aluminium- oder Goldschicht unter der Datenschicht und einer schützenden Polycarbonat-Oberflächenschicht.

Die drei dominierenden Formate unterscheiden sich in Vertiefungsdimensionen und Wellenlänge. Compact Discs (CD) speichern 650 bis 700 MB und drehen sich je nach Lesegeschwindigkeit mit 200 bis 500 rpm. DVDs erhöhten die Kapazität auf 4,7 GB (einfache Schicht) oder 8,5 GB (doppelte Schicht) durch kürzere Wellenlängen und engere Spursteigung. Blu-ray-Scheiben treiben dies weiter mit 25 GB einfacher Schicht und 50 GB doppelter Schicht mit einem 405-nm-Violettlaser und Vertiefungen so klein wie 0,32 Mikrometer entlang der Spur. LaserDisc war der CD voraus, erlebte aber außerhalb der Videowiedergabe nur begrenzte Verbreitung.

Daten auf optischen Medien verschlechtern sich durch Oxidation der reflektierenden Schicht, Versprödung des Polycarbonats und Farbstoffabbau bei beschreibbaren Varianten (CD-R, DVD-R, BD-R verwenden organische Farbstoffe statt gepresster Vertiefungen). Feuchtigkeit beschleunigt dies; die angegebene Archivierungslebensdauer liegt zwischen 20 Jahren (Verbrauchermaterial) und 50 bis 100 Jahren für Scheiben mit Goldschicht in kontrollierter Lagerung. Kratzer an der Oberfläche, die die Schutzschicht durchdringen, verursachen Lesefehler oder kompletten Datenverlust in diesem Sektor.

Herstellung und Varianten

Gepresste Scheiben (schreibgeschützt) werden aus einem Master gestanzt, während beschreibbare Scheiben einen Polycarbonat-Rohling mit Farbstoffschicht verwenden. Wenn ein Schreib-Laser den Farbstoff erhitzt, ändert sich die Reflexivität, um Vertiefungen nachzuahmen. Wiederbeschreibbare Scheiben (CD-RW, DVD-RW) verwenden Phasenwechsel-Legierungen, die zwischen kristallinem (reflektierend) und amorphem (nicht reflektierend) Zustand tausende Male wechseln können. ROM-Produktion erfordert Spritzguss und Metallisierung; Fertigungstoleranzen sind eng, mit Spursteigung so eng wie 0,74 Mikrometer auf Blu-ray.

Optische Medien dominierten Verbraucher- und Unternehmens-Sicherungen von den 1990er Jahren bis 2010er Jahre, haben aber weitgehend den Platz an Solid-State-Speicher und Cloud-Sicherung abgetreten. Allerdings sind gepresste DVDs und Blu-rays weiterhin Standard für Filmverteilung, und Archivorganisationen pressen optische Medien immer noch für langfristige Konservierung, weil das Format weniger anfällig für elektromagnetische Störungen ist als Magnetband und nach der Herstellung keine beweglichen Teile hat. Lesegeräte sind jetzt knapp; Laufwerke werden eingestellt, was langfristige Zugänglichkeit zu einem wachsenden Problem macht.