具有级联液晶全息图的多维复用光学秘密共享框架
发布时间：2024-02-07 06:00:10 阅读数： 133
级联液晶全息的多维复用光学秘密共享框架原理图。来源:《光电进步》(2024)。DOI: 10.29026/oea.2024.230121【##】】在大数据时代背景下，信息安全变得尤为重要。光秘密共享方案对信息进行加密，并将其物理地划分为不同的共享。只有通过级联足够数量的共享才能解密信息。
这些方案具有较高的安全性和快速的信息处理能力，可广泛应用于信息加密和防伪。
全息是一种重要的光加密方法，利用光的不同物理维度作为独立的信息通道，也可以实现全息复用。超表面全息复用技术满足了光学系统小型化和集成化的迫切需求。
然而，受精密制造要求和材料固有物理性质的限制，构建具有动态可调性和高衍射效率的级联光学秘密共享平台存在重大挑战。
具有高衍射效率和电压可调开关特性的各向异性结构液晶光电子材料为实现低成本、便捷、高效、大容量级联光学秘密共享方案提供了一种新的途径。发表在《光电进展》杂志上的一篇文章的作者提出了一种具有级联液晶全息图的多维复用光学秘密共享框架。在该框架中，入射光的偏振状态和液晶全息图之间的距离作为加密信息的解密密钥。
基于角谱衍射理论，建立了误差反向传播神经网络，实现了复杂多约束多层级联问题的反设计。网络加密过程中的多维输入，如入射光的偏振状态、级联液晶份额的外部电压及其距离等，显著增强了保密信息的安全性。这允许多个信息通道同时超安全传输，克服了传统全息加密方法的局限性。
首先，秘密图像隐藏在不同的共享中(单个液晶全息图)，只能通过共享级联来解密。即使其中一个共享被盗，也无法检索到最终的秘密信息，只会显示一个认证图像，大大增强了秘密共享平台的安全性。
其次，多维复用技术增加了密钥的复杂度，增强了信息的安全性和容量。此外，可以通过增加更多的秘密共享和利用线性极化状态复用来进一步增加加密信息通道。有趣的是，液晶器件的柔性电调谐能力有效地提高了所提出的秘密共享框架的安全性。外部施加的电压可以独立映射到不同的秘密共享，为信息解密设置了更严格的条件，大大降低了信息泄露的可能性。
实验证明了通过控制入射光的偏振状态、分量之间的距离以及在液晶层外施加不同的电压状态来实现8幅图像的复用。
在该方案中，秘密信息被分解并分布到两个相互约束的液晶全息图中。当这两个液晶全息图级联在一起时，只需要调整每个液晶共享的外部施加电压(Uon, Uoff)，就可以使每个单独的全息图在特定位置重建一个认证图像(编号2或4)。
此外，在每个液晶共享的高调制效率电压(Uon)下，可以使用不同的密钥(包括入射光的偏振和级联液晶全息图之间的距离)解密六个独立的操作图像(数学符号)。
通过在认证图像之间进行不同操作图像显示的数学运算，通过二次解码获得最终的加密信息。成熟的液晶元件制造技术使该框架更具实用性和多功能。
该方案设计方便、制造成本低、安全性高，在超高容量信息存储、动态全息显示、多功能光信息处理等方面具有很大的应用潜力。
