Berechnung und experimentelle Umsetzung von computergenerierten Mehrebenen-Hologrammen

Beleuchtete Computergenerierte Hologramme (CGHs) emöglichen die Erzeugung gewünschter Intensitätsverteilungen in einer oder mehreren axial hintereinander angeordneten Ebenen. Die dazu notwendigen CGHs werden mittels iterativen Fresnel-Ping-Pong Algorithmus (IFPPA), der auf dem Fresnel-Propagationsmodell zwischen den einzelnen Ebenen beruht, berechnet. Dabei sind folgende Herausforderungen zu beachten: i) "out-of-focus noise" führt zu einer Wechselwirkung der Intensitätsverteilungen in den verschiedenen Ebenen. ii) das Signal zu Rausch Verhältnis verschlechtert sich mit der Zahl der Rekonstruktionsebenen aufgrund der begrenzten Freiheitsgrade in einer einzigen Hologrammebene. iii). Phase-only-Hologramme, die mit einem Spatialen Licht Modulator umgesetzt werden können sind, zusätzlich durch die Anzahl der Pixel begrenzt. iv) Detour-Phasenhologramme ermöglichen durch die Implementierung von Amplituden- und Phaseninformation die Möglichkeit einer vergrößerten Anzahl an Freiheitsgraden für die Rekonstruktion. In diesem Beitrag diskutieren wir die Möglichkeiten der Erzeugung bestmöglicher Wunschverteilungen in mehreren Ebenen und stellen eine Anwendung vor.