Pressemitteilung - Berthold Leibinger Stiftung

Pressemitteilung
Osamu Kumagai erhält Berthold Leibinger
Zukunftspreis 2012
Johann-Maus-Str. 2
71252 Ditzingen, Deutschland
www.leibinger-stiftung.de
Dipl.-Phys. Sven Ederer
Telefon: +49 7156 303-35202
[email protected]
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Die Jury des Berthold Leibinger Zukunftspreises hat Osamu Kumagai,
Senior Vice President der Sony Corp., Japan, als Preisträger des
Jahres 2012 ausgewählt. Den internationalen Preis vergibt die Berthold
Leibinger Stiftung alle zwei Jahre für herausragende
Forschungsarbeiten zur angewandten Lasertechnologie. Kumagai wird
geehrt für seine tiefgreifenden Kenntnisse, wichtigen Beiträge und
wegweisenden Entscheidungen zur Entwicklung und Fertigung von
Lasertechnologie zur Anwendung in optischen Disc-Speichermedien.
Sonys monolithisches Zwei-Wellenlängen-Lasersystem für die
„Playstation 2“ Spielkonsole war die weltweit erste Technologie welche
eine einfach Rückwärtskompatibilität zwischen den beiden
Speichermedien Compact-Disc (CD) und Digital-Versatile-Disc (DVD)
erlaubte. Die Reduzierung der Anzahl verschiedener Komponenten
ermöglichte es Sony, diese Technologie günstig in großer Stückzahl
herzustellen. Jahre später führte Sony wieder als Erster das
monolithische Drei-Wellenlängen-Lasersystem mit Kompatibilität für
CD, DVD und Blu-ray Disc (BD) für die „Playstation 3“ ein. Sonys
monolithische Multi-Wellenlängen-Lasersysteme stellen eine
einzigartige innovative Technologie dar. Über viele Jahre hinweg bot
sie entscheidende Marktvorteile. Inzwischen wurde sie aufgrund seiner
Einfachheit und Kompatibilität zum Industriestandard.
Die Technologie optischer Disc-Speichermedien
Optische Datenspeicher mit Disc-Medien funktionieren ähnlich den
klassischen Schallplatten. Der Inhalt, egal ob Musik, Filme oder Daten,
wird auf eine spiralförmige Spur geschrieben, welche ein „Abnehmer“
liest. Gedruckte Disc-Medien haben geprägte Strukturen, die mit
Aluminium bedampft werden, was ihnen die charakteristische silberne
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Farbe verleiht. Beschreibbare Medien, bekannt als Rohlinge, besitzen
dagegen eine Schicht einer speziellen phasenveränderbaren
Metalllegierung. Diese kann ein Laserstrahl durch punktuelle Erhitzung
beschreiben.
Zwischen der alten Vinyl-Platte und den modernen Discs gibt es zwei
entscheidende Unterschiede: Zum einen sind die Daten der CD
aufwendig digital kodiert, was die berühmte Kratzer-Toleranz erlaubt.
Zum anderen arbeitet der Abnehmer nicht mechanisch, sondern
optisch mit Laserlicht. Gegenüber der Diamantspitze hat der Laser den
Vorteil, ohne Berührung und somit auch ohne Abnutzung des
Speichermediums zu arbeiten. Das optische Auslesen ohne Berührung
war auch Voraussetzung dafür, eine strapazierfähige Beschichtung
gegen schädliche Umwelteinflüsse einzusetzen. Hinzu kommt: Laser
sind ein sehr präzises Werkzeug. Daten können in viel kleineren
Strukturen geschrieben werden. Diese Tatsache wurde schon sehr
früh in Prognosen zur Anwendung von Lasern in der Datenspeicherung
beachtet. Bereits in den 1960er Jahren rechneten Wissenschaftler aus,
dass Lochkarten, die Datenspeicher vor der magnetischen und
optischen Ära, ein Vielfaches der Daten speichern könnten, wenn sie
mit Laserlicht gelocht werden. Die heutigen optischen Disc-Medien
sind in gewisser Weise von Lasern gelesene und geschriebene
Lochkarten.
Die Speicherkapazität der digitalen Discs ist limitiert durch die Größe
der Scheibe und der “Farbe” des verwendeten Laserlichts. Der
physikalische Hintergrund von Farben ist die Wellenlänge der
Strahlung. Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts reicht von 780
Nanometer (Milliardstel eines Meters) am infraroten Ende bis 405
Nanometer am blau-violetten Ende des Spektrums. Als die CD 1982
eingeführt wurde, hatten bezahlbare Laserdioden eine Wellenlänge
von 780 Nanometer. Diese erforderte eine Mindestgröße eines
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sogenannten „Pits“, einer Dateneinheit der CD auf 0,83 Mikrometer
(Millionstel Meter) sowie einen Abstand zwischen den Datenspuren
von 1,6 Mikrometern. Neue Formate mit höherer Kapazität benötigen
entsprechend Laser mit geringerer Wellenlänge. Mit dem DVDStandard erlaubte die Einführung von roten Laserdioden mit einer
Wellenlänge von 650 Nanometer die Erhöhung der Speicherkapazität
von 650 Megabyte auf 4,7 Gigabyte. Die Blu-ray Disc mit blauer
Laserdiode besitzt nun fünf Datenspuren, wo bei der CD nur eine Platz
fand. Zusammen mit der einhergehenden Verkleinerung der Pits bietet
sie Platz für 25 Gigabyte, bei gleichem Größenformat wie die CD.
Die neuen Medien der CD, DVD und derzeit der Blu-ray Disc haben
sich schnell weltweit etabliert und revolutionierten die
Datenspeicherung und die Distribution von digitalen und medialen
Inhalten, auch in der Musik- und Filmindustrie. Doch die neuen
Weltstandards für Konsumenten konnten sich nur etablieren, weil sie
eine Rückwärtskompatibilität ohne Verdoppelung oder Verdreifachung
der Kosten boten.
Kumagais Wirken für Sonys Erfolg
Die Fertigungstechnologie für Diodenlaser umfasst außerordentlich
komplexe Prozesse. Es erfordert sowohl ein tiefes Verständnis
fundamentaler Festkörperphysik, als auch das Know-how modernster
Herstellungsprozesse für Halbleitermaterialien. In seiner frühen
Karriere etablierte Osamu Kumagai erfolgreich ein führendes Design
für Laserdioden und deren Herstellung für die erste Generation der
optischen Discs. Mit mehr Verantwortung für die Forschung und
Entwicklung von Laserkomponenten vertraut, führte er dann die
Entwicklung der Zwei-Wellenlängen-Laserkomponenten an. Für
kombinierte CD/DVD-Geräte integrierten diese zwei Laser auf einem
einzigen Chip. Dann war er verantwortlich für die Entwicklung des DreiWellenlängen-Lasersystems mit blauem Laser für die Blu-ray Disc. Mit
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Multi-Wellenlängen-Lasersystemen expandierte Sony sein Geschäft
mit Lasern und erhielt Wettbewerbsvorteile für viele Jahre. Auf dem
Gebiet der Photonik setzte Kumagais Bereich die führende
Laserdiodenentwicklung fort und entwickelte den weltweit ersten
echten grünen Diodenlaser für Projektoren sowie den weltweit ersten
blau-violetten Ultrakurzpuls-Halbleiterlaser für zukünftige
biomedizinische Anwendungen.
Dank Sonys monolithischer Multi-Wellenlängen-Lasersysteme können
Abspiel- und Aufnahmegeräte verschiedene Generationen der
optischen Discs mit hoher Zuverlässigkeit lesen und beschreiben, trotz
ihrer sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. Diese
Fähigkeit war entscheidend für die Akzeptanz der neuen Geräte. Dabei
ist sich kaum ein Benutzer der komplexen Technologien bewusst,
welche hinter dieser „einfachen“ Funktionalität steckt. Mit seinem
Wissen, seinem Mut und mit visionären Entscheidungen hat Osamu
Kumagai somit großen Einfluss auf unser alltägliches Leben
genommen.
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