Magnetooptische Laufwerke


Allgemeines
Technik
      Aufzeichnung
      Lesevorgang
Bauformen
Vor- und Nachteile
Quellenangaben


Allgemein

altes Sony Laufwerk mit Verbatim Disk
Bild 1: altes Sony MO-Laufwerk und Verbatim Diskette

Die Vorteile von Festplatten (große Kapazität) und herkömmlichen Disketten (Austauschbarkeit, günstiger Preis) vereinen magnetooptische Speichermedien (Magnetooptische Disks). Sie nutzen den physikalischen Effekt, dass in bestimmten Legierungen bei höheren Temperaturen eine Änderung der magnetischen Orientierung mit relativ geringer Magnetfeldstärke erreicht werden kann.
Die einzelnen Bits können magnetisch geschrieben werden, wenn gleichzeitig ein etwas stärkerer Laser die Punkte über den Curie-Punkt (180 Grad Celsius) erhitzt (deshalb werden MO-Laufwerke beim Beschreiben recht warm). Bei Zimmertemperatur bleiben die Bits fest gespeichert. Der Lesevorgang wird mit einem schwachen Laser ausgeführt, der keine gefährliche Erhitzung bewirkt. Dieses Prinzip funktioniert, weil - je nach Magnetisierung - polarisiertes Laserlicht bei der Reflexion in verschiedene Richtungen gedreht wird (Kerr-Effekt).

In der Geschwindigkeit der Datenaufzeichnung liegen MO-Disketten zwar weit hinter modernen Festplatten zurück, dafür werden sie wie CDs völlig verschleisslos gelesen. MO-Disketten gibt es im Format 3,5 Zoll und 5,25 Zoll. Die Disketten der wichtigsten Hersteller können untereinander ausgetauscht werden, weil einheitliche Aufzeichnungsformate verwendet werden.

Trotz der scheinbar sehr aggressiven Schreibtechnik bei 200 Grad Celsius (etwas höher als der Curie-Punkt) sind MO-Disketten viele Millionen mal wiederbeschreibbar und haben eine ähnliche Langlebigkeit wie CDs.

Während die MO-Disketten bereits für einen sehr günstigen Preis zu haben sind, sind die Laufwerke noch etwas zu teuer, um wirklich den großen Durchbruch zu schaffen. Die MO-Technik ist in weiten Teilen von der CompactDisc und deren Nachfolger, der DVD (Digital Versatile Disc), überholt und verdrängt worden. MO-Laufwerke sind, wie Streamer häufig im professionellen Umfeld zu finden. Den Massenmarkt werden sie wohl nie erobern.

DynaMO
Bild 2: Laufwerk von DynaMO


Technik

die Schichten einer MO-Disk

Bild 3: Die Schichten einer MO-Disk

Die MO-Disk besteht aus mehreren Schichten, die in einem Plastikgehäuse vor Kratzern und Schmutz geschützt sind. Wie im oberen Schaubild zu sehen ist, ist die magnetooptische Schicht, auf der die Daten aufgezeichnet werden, zwischen zwei dielektrische Schichten gepackt. Diese dienen dazu, die Datenschicht zu schützen und den Kerr-Effekt zu verstärken. Auf der Oberseite befindet sich eine Reflektionsschicht, die das Auslesen der Daten erleichtert. Das ganze ist auf einer Trägerscheibe aus Polycarbonat aufgebracht und von UV-Schutzfilmen umschlossen.


Aufzeichnung

Beim Schreibvorgang erhitzt ein Laser die Stelle, an der die Daten geschrieben werden sollen, auf ca. 200°C. Somit ist der Curie-Punkt, bei dem viele Metalle ihre magnetische Ausrichtung verlieren, überschritten. Um das Metall während des Abkühlens magnetisch auszurichten, ist nur ein verhältnismäßig schwaches Magnetfeld erforderlich. Bei Zimmertemperatur können die Daten auch durch ein sehr starkes Magnetfeld nicht geändert werden. Auch wenn die Diskette stark erhitzt wird, bleiben die Daten erhalten. Somit ist die Speicherung auf MO-Diskette sehr sicher.


Lesevorgang

Die Daten auf einer MO-Diskette werden optisch, mit Hilfe eines Lasers, ausgelesen. Dabei macht man sich den Kerr-Effekt zunutze. Der Lese-Laser ist wesentlich schwächer, als der Laser, der beim Schreiben das Material erhitzt. Dadurch besteht keine Gefahr für die Daten. Da das Auslesen der Daten, ähnlich wie bei einer CD-ROM, ohne mechanischen Kontakt geschieht, wird die Lebensdauer der Medien durch das Lesen nicht beeinträchtigt.
Anders als bei einer CD-Rom ist die Information nicht in Pits und Lands codiert, sondern verbirgt sich in der magnetischen Eigenschaft der Datenschicht. Die Informationen sind nur unter Anwendung des Kerr-Effektes auszulesen.
31 Jahre nachdem Michael Faraday 1845 entdeckte, dass Licht seinen Polarisationszustand beim Durchgang durch ein ferromagnetisches Medium ändert, fand John Kerr (1824-1907) heraus, dass linear polarisiertes Licht, das an den Polschuhen eines Magneten reflektiert wird, seinen Polarisationszustand in Abhängigkeit von der Stärke des vom Magneten erzeugten Feldes ebenfalls ändert. Er hatte damit das Analogon zum Faraday-Effekt in Reflexion entdeckt. Wenn man also die Diskette mit polarisiertem Licht aus einer Laserdiode bestrahlt, wird die Richtung der Wellen, je nach Zustand der aktuellen Position, um einen bestimmten Wert gedreht. Typische Werte für die Kerr-Drehung liegen zwischen 0° und 10°, bei sichtbarem Licht aber meistens um die 0,3°-0,5°.

Aufbau des MO

Bild 4:
Schematischer Aufbau eines MO-Laufwerks

Bild 4 zeigt die schematische Anordnung der Elemente in einem MO-Laufwerk. Die Laserdiode sendet monochromatisches Licht aus. Dieses fällt durch den Polarisator auf die Diskette. Von da wird es reflektiert. Wenn die beleuchtete Stelle zuvor magnetisiert wurde, ist das Licht nun um die Kerr-Drehung gedreht. Ein Strahlenteiler lenkt es je nach Zustand (gedreht oder nicht) in unterschiedliche Photodioden.



Bauformen

MO-Laufwerk
Bild 5: MO-Laufwerk

MO-Laufwerke gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Angefangen bei 3,5" mit einer Kapazität von 230MB bis hin zu zweiseitig beschriebenen Disks mit bis zu 1,3 GB. Laufwerke, die im 5,25"-Format gebaut sind, haben eine Kapazität von 640MB bis 5,2GB.
Das zur Zeit schnellste MO-Laufwerk hat eine Datentransferrate von bis zu 5,9 MB/s beim Lesen. Die Laufwerke waren früher ausschließlich mit SCSI-Schnittstelle erhältlich weil sie nur im professionellen Bereich eingesetzt wurden. Heute findet man auch günstige Laufwerke mit USB oder IDE-Schnittstelle.



MiniDisc
Eine weitere Modifikation der MO-Technologie ist die MiniDisc, die Anfang der 90er Jahre des vorigen Jahrhunderts von der japanischen Firma Sony entwickelt wurde. Die 2,5" Disks sind nicht kompatibel zu Computerlaufwerken und speichern nur Musikdaten.
Um die 74min Musik, die eine CD enthält, auf die wesentlich kleinere MiniDisk zu bringen, entwickelte Sony ein Datenreduktionsverfahren, bei dem Signale, die das menschliche Ohr nicht hören kann, nicht auf die MiniDisc geschrieben werden. Mittlerweile hat man nachgebessert und kann heute mit bloßem Ohr keinen Unterschied mehr zur CompactDisk feststellen.
Aber auch auf diesem Gebiet konnte sich die magnetooptische Technologie nicht durchsetzen. Anfangs als Nachfolger der MagneticCasette gepriesen, wurde sie schnell von CD-R und CD-RW verdrängt. Auch die MP3 Technologie ist ein sehr erfolgreicher Konkurrent zur MiniDisc. Die fehlende schnelle Schnittstelle zum Computer lässt die MiniDisc heute ein Schattendasein führen.

Tragbarer MD-Player von Sony
Bild 6: Tragbarer MD-Player von Sony




Vor- und Nachteile

Kaffee und MO-Disk
Schmutz und MO-Disk

Der wichtigste Vorteil der MO-Technologie ist meines Erachtens nach die Sicherheit der gespeicherten Daten. Die MO-Diskette besteht aus einer stabilen Hülle, die die Scheibe vor mechanischen Beschädigungen und Schmutz schützt. Auch vor magnetischen Einflüssen sind die Daten sicher, da die TbFeCo-Schicht nicht leicht umzumagnetisieren ist. Aus dem gleichen Grund ist die Disk auch gegen Erschütterungen resistent und selbst Temperaturen bis 180°C überstehen die Daten ohne Probleme. Des weiteren besteht nicht die Gefahr eines Headcrashes, der bei magnetischen Systemen wie Festplatten auftreten kann, weil die Daten optisch ausgelesen werden.

Nachteile sind vor allem der hohe Preis für Gerät und Medium. Die CompactDisk ist wesentlich billiger und in den meisten Systemen schon vorhanden. Des weiteren ist die Performance der meisten MO-Laufwerke um einiges geringer, als die konkurrierender Technologien. Man denke hier an den Datendurchsatz von Bandlaufwerken oder die Geschwindigkeit moderner CD-Brenner. Ein weiteres Handicap der MO-Technologie besteht in der geringen Popularität dieser Technik.

Privatanwender sollten deshalb die bestehenden CD-Brenner, ZIP-Laufwerke etc. weiterbenutzen. Für Firmen und Institutionen, die wichtige Daten zu sichern und zu archivieren haben, ist ein MO-Laufwerk eine gute Wahl. MO-Disks sind wesentlich langlebiger, als Magnetbänder. Auch kouml;nnen sie bis zu 1 Millionen mal beschrieben werden, wo hingegen Magnetbänder maximal 1000 Schreibzyklen aushalten.


Quellenangaben

Fujitsu MO Information
Diplomarbeit von Daniel Wegner Thema:Lineare und nichtlineare optische Rasternahfeldmikroskopie an magnetischen Filmen an der Freien Universität Berlin 1999
StcArchiv.deAlternate
Computerversand, Linden