用于增强全息复用的多光束螺旋锥形OAM
发布时间：2023-07-11 08:00:00 阅读数： 26
光学全息是一种捕捉和再现整个光场信息（包括强度和相位）的常用技术。许多行业，包括光学显示、成像、数据存储、加密和计量，都发现了它的广泛用途。随着信息社会的飞速发展，需要更大的编码自由度来解决高安全性和高容量的问题。
MHC-OAM全息设计依赖于独立调制的MHC光束参数，允许空间任意的MHC光束波形和不同类型的MHC-OAM全息，以实现有效的信息加密和存储。图片来源：N. Zhang, 苏州大学
虽然光的一些物理特性，如波长、入射角、偏振和时间，可以在全息系统中作为独立的信息通道，但空间通道的数量是有限的。
在穷尽了目前可用于多路全息的物理维度之后，研究人员发现了光的轨道角动量（OAM）维度的新选择。
研究人员利用OAM作为光学全息技术的独立信息载体，通过在动量空间对全息图进行适当采样，实现了OAM复用全息技术。由于OAM固有的正交性和无穷无尽的螺旋模式，这种方法提供了前所未有的光学信息处理能力。
苏州大学的中国学者最近提出了一种名为多斜坡螺旋锥形OAM（MHC-OAM）的新策略，以进一步改进全息复用技术。
根据Advanced Photonics Nexus上的一篇报道，这种方法通过创建具有不同特性的MHC光束，可用作信息加密或解密通道，从而大大提高了全息复用的能力。
该设计依靠单独调制的MHC光束特性，实现了空间任意MHC光束波形和各种MHC-OAM全息类型。
除了OAM给出的拓扑电荷外，MHC光束的三个附加参数，即多斜坡混合螺边位错数、归一化系数和常数，可作为信息编码和解码的载体。
通过将四个MHC光束参数以一种独特的方式组合在一起，可以产生更高维的全息复用，这具有增强安全性的优势。
利用多维MHC-OAM全息图提高安全性
多维MHC-OAM全息图提供了额外的安全密钥，使创建复杂的嵌套光学加密平台成为可能。这项发明改变了安全性低或数据容量小的过时光学加密技术。
当使用MHC-OAM全息图根据指定的MHC模式对光学信息进行加密和解密时，编码信息变得无法被某些暴力攻击所破解。光学加密技术提供了理论上无限的信息通道，满足了日益增长的并行高安全数据传输的需求。
MHC-OAM全息多路复用的通用设计方法可以扩展到更高维度的全息多路复用，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。--袁晓，苏州大学先进光学制造技术重点实验室首席研究员
光学全息技术不断发展，满足了信息时代的需求，可以实现无限的信息通道和坚不可摧的加密。
参考资料
Zhang, N., et al. (2023) Multiparameter encrypted orbital angular momentum multiplexed holography based on multiramp helicoconical beams. Advanced Photonics Nexus. doi:10.1117/1.APN.2.3.036013.
