Vergleich von Hard- und Software-Implementierungen zur CGH-Berechnung für LC-Mikrodisplays und Anwendung in einer holografischen optischen Pinzette

Die Nutzung computergenerierter Hologramme zur Erzeugung von Lichtmustern weitet sich durch die zunehmende Berechnungsgeschwindigkeit und den vereinfachten experimentellen Einsatz mittels rein phasenmodulierender räumlicher Lichtmodulatoren in Form reflektiver LCOS-Mikrodisplays aus. Anhand des Anwendungsbeispiels holographischer optischer Pinzetten haben wir u.a. die Algorithmen Gerchberg-Saxton und Fienup für unterschiedliche PC-Hardware softwareseitig implementiert. Verglichen werden Implementierungen basierend auf der FFTW unter ausschließlicher Verwendung der CPU mit für spezielle high performance computing PC-Erweiterungskarten der Firma Clearspeed in Cn geschriebenen Programmen. Zur Qualitätsanalyse werden die berechneten Hologramme auf einem Lichtmodulator dargestellt und die Beugungseffizienzen der erzeugten Teilstrahlen optisch vermessen. Die Berechnung wird an Anwendungsparameteranforderungen, wie einen sinnvollen Dynamikbereich der Fallen und die Vermeidung von Geisterfallen, sowie an die Eigenschaften des Lichtmodulators, wie u.a. die raumfrequenzabhängige Beugungseffizienz, angepasst.