轨道角动量促进了多路全息技术的发展
发布时间：2023-07-06 08:00:00 阅读数： 50
MHC-OAM全息设计依赖于独立调制的MHC光束参数，允许空间上任意的MHC光束波形和不同类型的MHC-OAM全息技术，以实现有效的信息加密和存储。资料来源：苏州大学的N. Zhang。
光学全息术是一种记录和重建完整的光场信息（包括强度和相位）的强大方法。它已经在各个领域找到了广泛的应用，如光学显示、成像、数据存储、加密和计量等。随着信息社会的快速发展，提高编码自由度以应对高安全性和高容量的挑战的需求已经变得很明显。
虽然光的不同物理维度，如波长、入射角、偏振和时间，可以作为全息系统的独立信息通道，但空间通道的可用性是有限的。在用尽复用全息术的可用物理维度后，研究人员在光的轨道角动量（OAM）维度上发现了新的机会。
通过在动量空间对全息图进行适当的采样，研究人员将OAM作为光学全息术的独立信息载体加以实现，从而实现了OAM多路全息术。由于OAM的无限螺旋模式和固有的正交性，这种技术提供了前所未有的光学信息处理能力。
为了进一步加强全息复用，中国苏州大学的研究人员最近提出了一种新的方法，称为多斜面螺旋锥形OAM（MHC-OAM）。正如Advanced Photonics Nexus所报道的，这种方法使用空间光调制器（SLM）来实现具有不同参数的MHC光束，可以作为信息加密或解密通道，大大扩展了全息复用的能力。
依靠独立调制的MHC光束参数，该设计可以实现空间上任意的MHC光束波形和不同类型的MHC-OAM全息技术。除了OAM贡献的拓扑电荷外，其他三个参数可以作为信息编码和解码的载体：多斜坡混合螺边位错的数量、归一化系数和MHC束的常数。
将MHC光束的四个参数进行不同的组合，可以产生更高维的全息复用，其好处是提高安全性。
多维MHC-OAM全息图提供了额外的安全密钥，使先进的嵌套式光学加密平台得以发展。这一创新彻底改变了现有的数据容量有限或安全性低的光学加密方案。通过使用MHC-OAM全息图对基于特定MHC模式的光学信息进行加密和解密，编码信息变得不受某些蛮力攻击的影响。
该光学加密方案在理论上提供了无限的信息通道，满足了日益增长的平行高安全信息传输的需求。
据苏州大学先进光学制造技术重点实验室的主要研究人员肖远教授说："MHC-OAM复用全息术的通用设计方法可以扩展到实现更高维度的全息复用，例如通过结合光的偏振和波长。这为进一步提高光全息技术的信息容量和安全性提供了新的可能性"。
由于具有无限信息通道和不透光加密的潜力，光学全息技术将继续发展并满足信息时代的需求。
参考资料
Nian Zhang et al, Multiparameter encrypted orbital angular momentum multiplexed holography based on multiramp helicoconical beams, Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.2.3.036013
