近日，我院趙生妹教授團隊在軌道角動量領域取得新進展。該團隊利用分數軌道角動量模式（FOAM）特點，提出分數軌道角動量複用全息術來提高圖像的安全性和分辨率，克服了傳統整數軌道角動量複用全息術的固有限制。相關成果以“Security-Enhanced andHigh-Resolution Fractional Orbital Angular Momentum Multiplexing Holography”為題發表在光學領域國際知名期刊《ACS Photonics》，且被選為當期封面論文。伟德官网下app官方网站博士生朱家龍為論文第一作者，趙生妹教授為論文唯一通訊作者。伟德官网下app官方网站為第一完成單位和通訊單位。
論文封面圖
背景介紹：全息技術能夠完整記錄和再現光場的波前信息，在三維顯示、數據存儲、光學加密等領域發揮了至關重要的作用。軌道角動量（OAM）複用全息術，因其載荷信息的自由度（軌道角動量）具有模式數多且相互正交的特性，因而具有大容量、高安全等優勢。然而，傳統OAM全息術在安全性和顯示分辨率方面仍面臨挑戰。一方面，對于不同選擇OAM模式，傳統OAM複用全息獲得的渦旋環尺寸并不相同，從而可能洩露隐藏信息；另一方面，為了降低不同OAM通道間串擾，依據采樣定理必需增大OAM複用全息中的采樣間隔，從而導緻了重現圖像顯示分辨率的下降。
研究方法原理圖
在這項研究中，該團隊提出了一種新型解決方案，即安全增強、分辨率提高型分數軌道角動量複用全息術，核心是：當解碼的FOAM模式與編碼的FOAM模式越接近時，由分數軌道角動量複用全息術獲得的重建光場強度就越高，呈單調遞增趨勢，且當FOAM編解碼模式相同時達到最大值，因而可通過設置光場強度阈值來提取各FOAM編碼模式信息。在新方案中，研究團隊将具有FOAM特性的采樣點加載到目标全息圖中，獲得了更密集的FOAM複用全息圖。在解碼過程中，當不同FOAM模式照射全息圖時，利用光場強度阈值提取不同FOAM模式的編碼信息。實驗結果不僅驗證了所提出的FOAM複用全息技術的可行性，還展示了其在極小FOAM模式間隔下的有效性，表明新方案不僅能增強OAM全息的安全性，而且提高了OAM全息的顯示分辨率，這為6G網絡下的全息技術、3D顯示、數據存儲和光學加密等性能的提升提供了新方向。
本工作得到國家自然科學基金項目（批準号：62375140），固體微結構物理國家重點實驗室（M36055）等經費支持。論文信息：Zhu, Jialong, Le Wang, and ShengmeiZhao. Security-Enhanced and High-Resolution Fractional Orbital AngularMomentum Multiplexing Holography.ACS Photonics, 11(11):4486-5094, 2024.
論文鍊接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.4c01019
（撰稿：趙生妹 編輯：呂瑞蘭 審核：郭永安）