DVD

Wieso passt auf „blaue“ DVDs mehr Film?

Auf die Nachfolger der herkömmlichen DVDs passt sechsmal so viel Information – ausreichend für Monumentalfilme mit Überlänge. Der Trick: Die neuen DVDs arbeiten mit kurzwelligem blauem Laserlicht.

Der Datenhunger unserer Welt wächst unaufhörlich. Passten auf eine normale CD zunächst nur 650 Megabyte, sind es bei einer Standard-DVD bereits 4700 Megabyte und auf den Nachfolgeprodukten HD DVD (High Definition Digital Versatile Disc) und Blu-ray Disc bis zu 27.000 Megabyte in einer Schicht. Damit ließen sich auch Monumentalfilme mit Überlänge auf einer einzigen Scheibe unterbringen – das lästige Wechseln des Datenträgers inmitten der schönsten Szene gehörte endlich der Vergangenheit an. Auf den ersten Blick sind die neuen DVDs kaum von den üblichen zu unterscheiden – wieso fassen sie dann so viel mehr Daten als ihre Vorgänger?

Eine herkömmliche DVD besteht im Wesentlichen aus zwei Plastikscheiben, zwischen denen eine reflektierende, metallische Schicht und eine Farbschicht angebracht sind. In dieser Farbschicht liegt die digitale Information in Form von kleinen Vertiefungen, den so genannten Pits, vor, die zu einer langen, spiralförmigen Spur angeordnet sind. Zum Auslesen der Daten wird die sich drehende DVD mit Laserlicht abgetastet. Trifft das Licht auf eine Vertiefung, wird es mit einer verminderten Intensität reflektiert. Lichtsensoren lesen das digitale Lichtsignal aus, das danach weiterverarbeitet werden kann.

Kleinere Strukturen = mehr Daten

Eine CD liegt auf einem Blatt, das mit vielen Nullen und Einsen bedruckt ist.
Nullen und Einsen auf Scheibe

Je kleiner nun die Vertiefungen sind, mit denen die Daten auf die CD oder DVD gebannt werden, und je enger sie beieinander liegen, umso mehr passt auf die Scheibe. Dabei dürfen die Strukturen jedoch nicht so klein sein, dass sie von dem Laserstrahl nicht mehr eindeutig abgetastet werden können. Und hier kommt das blaue Laserlicht ins Spiel: Grundsätzlich kann man mit Licht nämlich nur Strukturen sichtbar machen, die mindestens in etwa so groß sind wie seine Wellenlänge. Deutlich kleinere Objekte lassen sich dagegen nicht mehr erkennen. Je kürzer also die Wellenlänge des Laserlichts, mit dem der Datenträger abgetastet wird, desto kleiner und dichter angeordnet können die Pits, desto schmaler und enger nebeneinander gereiht die Datenspuren sein. So lassen sich auf gleichem Raum deutlich mehr Daten speichern.

Während bei CDs rotes Laserlicht mit Wellenlängen von 780 Milliardstel Metern (Nanometern) zum Einsatz kommt, wird bei herkömmlichen DVDs energiereicheres Licht mit kleineren Wellenlängen von 650 Nanometern, das heißt im orangefarbenen Bereich verwendet. Auf diese Weise kann man im Vergleich zur CD auf der DVD bereits fast die siebenfache Datenmenge unterbringen. Die Erfindung der blauen Laserdiode Mitte der 1990er Jahre ermöglicht es nun, noch einen entscheidenden Schritt weiterzugehen: Mit 405 Nanometern ist die Wellenlänge des blau-violetten Laserlichts, das bei den Nachfolgeprodukten HD DVD und Blu-ray Disc eingesetzt wird, nochmals deutlich kürzer, wodurch sich die Datenmenge im Vergleich zur DVD etwa versechsfachen lässt.

Immer kleinere Wellenlängen für die Wissenschaft

Auch die Physik erfährt mit Hilfe immer kürzerer Wellenlängen über immer kleinere Objekte immer mehr Information. Sei es in der Teilchenphysik oder mit Hilfe neuer Röntgenlaser – je energiereicher und kurzwelliger die Strahlung, mit der Objekte untersucht werden, umso mehr Details gibt die Natur über sich preis. In dieser Hinsicht erschließt beispielsweise die Entwicklung von leistungsstarken Lasern im Röntgenbereich Experimentierfelder, von denen die Wissenschaftler bisher nur träumen konnten. Denn die Wellenlänge des Röntgenlaserlichts ist so kurz, dass beispielsweise selbst atomare Einzelheiten von Biomolekülen sichtbar werden oder der Ablauf chemischer Reaktionen im atomaren Detail gefilmt werden kann. Ein solcher Laser – der europäische Röntgenlaser XFEL – entsteht als europäisches Projekt beim Forschungszentrum DESY in Hamburg.

Auflösungsvermögen

Ob bei Teleskopen, Mikroskopen oder den Leseeinheiten in CD- oder DVD-Playern – als optisches Auflösungsvermögen beschreibt man die kleinsten räumlichen Strukturen, die von einem optischen Gerät noch unterschieden werden können. Getrübt werden kann dieses Auflösungsvermögen von einer Menge Faktoren wie etwa Beugungseffekten. Dabei verbreitert sich das Abbild des ursprünglichen Gegenstandes: Details verschwimmen und lassen sich nicht mehr unterscheiden.

Genaue Berechnungen ergeben nun, dass die Beugungseffekte umso geringer ausfallen, je kleiner die Wellenlänge ist. Daher kann man mit kleineren Wellenlängen detailreichere Abbilder schaffen: Blaues Laserlicht schafft mehr als rotes.