Schnelle Phasenmodulation für einen volumenholographischen Massenspeicher

• Main Author: Peuser, Jörn
• Format: Others
• Language: German; de
• Published: 2008
• Online Access: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/1022/1/Dissertation_Peuser.pdf; Peuser, Jörn <http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/view/person/Peuser=3AJ=F6rn=3A=3A.html> (2008): Schnelle Phasenmodulation für einen volumenholographischen Massenspeicher.Darmstadt, Technische Universität, [Ph.D. Thesis]

Forschungsgruppen arbeiten weltweit an der Realisierung neuer Massenspeicher-Technologien für die zukünftige Speichergeneration, um die stetig wachsende Datenmenge der Informations- und Unterhaltungsindustrie zu bewältigen. Ein Ansatz zur Realisierung hochkapazitiver Speicher ist die volumenholographische Datenspeicherung, welcher in der dieser Arbeit verfolgt wird. Die Daten werden in Form eines dreidimensionalen Interferenzmusters, erzeugt durch einen Informations- und einen Referenzstrahl, in ein lichtempfindliches Medium eingeschrieben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Speichern, bei denen Informationen auf der Materialoberfläche gespeichert werden, führt die Ausnutzung des vollständigen Volumens zu einer deutlich größeren Datendichte. Durch die Anwendung verschiedener Adressierungsverfahren, welche die Überlagerung (Multiplexing) mehrerer Datenseiten im gleichen Volumenelement des Speichermaterials ermöglichen, lassen sich hohe Datendichten realisieren. Beim dem phasencodierten Multiplexing werden durch transversales Codieren des Referenzstrahls in seiner Phase bei der Hologramm-Aufnahme mehrere Hologramme in das gleiche Volumen gespeichert. Die Codierung der Phase übernimmt ein speziell angepasster Phasenmodulator auf Flüssigkristall(FK)-Basis. Um neben der hohen Datenkapazität ebenso eine schnelle Datentransfer-Rate beim Schreiben und Lesen der Hologramme zu gewährleisten, war die Schaltzeitverbesserung des Flüssigkristall-Elements das primäre Ziel der hier vorgestellten Arbeit. Es existieren verschiedene Methoden zur Schaltzeitoptimierung von nematischen Flüssigkristallzellen, welche allerdings separat genutzt nicht ausreichen, um die gewünschte Schaltzeit zu erreichen, ohne die Leistungsfähigkeit und Effizienz des optischen Gesamtsystems durch eine starke Absorption und hohe Betriebstemperaturen (>100°C) zu limitieren. Erst die Kombination unterschiedlicher Techniken (FK mit hohem delta n, Transient Nematic Effekt, Temperatur Effekt) und verbesserte Herstellungsverfahren beim Flüssigkristall Zellenbau (ultradünne Zellen im sub-µm Bereich, interne Temperaturstabilisierung) - entwickelt in dieser Arbeit - ermöglichten die Umsetzung schnellster Schaltzeiten (<0,5ms für den Phasenhub von pi). Die innovative Herstellungstechnik der ultradünnen Fotolack-Spacer für Zelldicken im sub-µm Bereich und die hochgenaue interne Temperaturregelung haben wesentlich zur Umsetzung schneller Schaltzeiten beigetragen. Im Verlauf der Arbeit wurden zum Test unterschiedlicher Phasencodierungs-Systeme diverse Elektrodenlayouts entworfen und in FK-Zellen integriert. Die effiziente und homogene Beleuchtung der einzelnen Elemente des jeweiligen Phasenmodulators wurde über die Strahlaufteilung mithilfe diffraktiver optischer Elemente (DOE) in Fotolack umgesetzt (das Phasenprofil liegt hierbei in strukturiertem Fotolack vor). Die Berechnung (Simulated Annealing Algorithmus) und Fabrikation der DOE ist ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit; weiterhin konnte die Laserlithographie-Anlage durch eigene Untersuchungen um die Schreib-Funktion zur Herstellung mehrstufiger Fotolackstrukturen ergänzt werden.