Gesundheit: Lasertechnik: Pausenlos Wagner hören

Als es darum ging, die Speichermenge einer CD zu bestimmen, soll - so die Historie - Beethovens Neunte den Ausschlag gegeben haben. Seit 1983 kann man die Sinfonie ohne Unterbrechung genießen. Wer allerdings den "Ring des Nibelungen" hören will, muss immer noch mehrfach Platte, Kassette oder CD wechseln. Das könnte bald vorbei sein. Mit einem blauen Laser passt Wagners Sechzehn-Stunden-Opus auf einen einzigen Datenträger, das lästige CD-Wechseln entfällt. So zumindest die Vision, der wir nun ein ganzes Stück näher gekommen sind.

Da mit blauem Laser feinere Signale gespeichert und gelesen werden können, passen auf die gleiche Fläche mehr Informationen. Denn je kürzer die Wellenlänge des Lasers ist, desto kleinere Abstände sind zwischen den gespeicherten Signalen möglich. Der Umstieg von Infrarotlaser bei CD auf sichtbare rote Laser bei DVD erhöhte die Speicherkapazität auf das Siebenfache.

Auf einer CD finden derzeit 650 Megabyte Platz, das entspricht etwa 74 Minuten Musik. Auf einer DVD können 4,7 Gigabyte gespeichert werden. "Mit blauen oder violetten Lasern wäre eine Kapazität von bis zu 20 Gigabyte auf solchen Datenträgern möglich", sagt Joachim Wagner vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik in Freiburg. Das entspricht dem 30fachen einer Musik-CD. Die zusätzliche Kapazität könnte genutzt werden, um Musik in höherer Qualität abzuspeichern oder um mehr Musik auf einem Datenträger unterzubringen.

Den Fraunhofer-Forschern ist es in Zusammenarbeit mit den Universitäten Ulm, Stuttgart und Braunschweig jetzt gelungen, einen blauen Laser herzustellen. Bisher waren die Anstrengungen einen derartigen Laser herzustellen, am Material gescheitert. Der derzeit einzige Halbleiter, der sich dafür eignet, ist Galliumnitrid. Die große Herausforderung besteht darin, Folgen dünner einkristalliner Filme dieses Materials möglichst ohne Defekte abzuscheiden. Saphir oder Siliziumkarbid kamen nicht in Frage. Ein Eigensubstrat von Galliumnitrid, wie es bei anderen Halbleitern vorhanden ist, steht noch nicht zur Verfügung. Trotz dieser Schwierigkeiten konnte die Forschergruppe jetzt Schichtenfolgen von Galliumnitrid züchten, deren Reinheit für die Herstellung einer blauen Laserdiode ausreicht.

Bereits 1999 konnten die Forscher einen blauen Laser präsentieren, allerdings nur pulsierend. Den ersten Blau-Laser im Dauerbetrieb zeigte die Forschergemeinschaft in diesem Jahr. Nun geht es darum, "die Laserdiode weiter zu verbessern", sagt Wagner vom Fraunhofer Institut. "Insbesondere die Lebensdauer soll gesteigert werden." Denn nach wenigen Minuten wird der Laser schwächer, bis er ganz erlischt. Die Kristalle haben noch zu viele Defekte. "Wenn wir die Qualität verbessern, steigt auch die Effizienz", sagt der Wissenschaftler. Momentan liegt die Lichtausbeute bei zehn Prozent, herkömmliche langwellige Diodenlaser schaffen es bereits, die Hälfte der zugeführten elektrischen Energie in Licht umzusetzen. "50 Prozent Effizienz sind auch die theoretische Grenze."

Noch ist also die 30-Stunden-CD Illusion, so lange halten die blauen Laser bisher gar nicht durch. Viele Tausend Betriebsstunden sind das Ziel, deshalb gibt es auch Nachfolgeprojekte, die die Forschung weiter vorantreiben sollen. Ein Unternehmen in Japan hat bereits einen funktionierenden blauen Laser im Programm. Um dem asiatischen Anbieter nicht das Monopol bei dieser wichtigen Technologie mit Kurzwellenlasern zu überlassen, rief das Bundesforschungsministerium 1998 das Forschungsprojekt ins Leben. Bis die Laser in großen Stückzahlen produziert werden können, ist allerdings noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig.

Alexander Florin