基于偏振和轨道角动量加密的超表面全息方法技术

本发明专利技术涉及一种基于偏振和轨道角动量加密的超表面全息方法，属于微纳光学、全息复用领域。本发明专利技术对于携带特定轨道角动量的涡旋光束，以及与之相匹配的输入和输出偏振态的组合，能够在检测平面上重建不同的全息图像。不同的输出偏振通道之间没有串扰。在正交偏振通道中能够实现一个涡旋光束阵列，作为输入光束所携带角动量的指示器。此外，所述轨道角动量选择性全息术能够提供用于擦除和修改全息照相重建图像的额外灵活性。通过利用轨道角动量光束描绘特定的图像细节，同时保留图像的有用方面，能够揭示一些隐藏(伪装)的信息，从而提供比平面波照明情况更复杂的场景，使得本发明专利技术使轨道角动量光束具有修改图像信息的能力。

Hypersurface holography based on polarization and orbital angular momentum encryption

【技术实现步骤摘要】
基于偏振和轨道角动量加密的超表面全息方法
本专利技术涉及一种基于偏振和轨道角动量加密的超表面全息方法，属于微纳光学、全息复用领域。
技术介绍
近年来，通过在图案化界面(即超表面)的亚波长范围内产生突变相变的梯度，发展了广义的斯涅尔定律，为波前调制从体元件转移到超薄表面提供了新的方式。超表面可以通过设计二维纳米级天线或谐振器阵列来提供定制电磁波阵面的通用平台。超表面已经以前所未有的方式成功地在微型光学中提供了广泛的实际应用，包括光束整形，光学隐身，全息显示，非线性光学，光学加密和存储。特别地，超表面全息术可以克服传统全息术所面临的挑战，并且具有大视野，消除不需要的衍射级和高信息容量等的优点。通过改变超表面的相位，幅度和极化设计灵活性，这种全息技术可以实现通用的复用和信息处理能力，超越了传统的全息技术。作为基本物理特性之一，轨道角动量(OAM)引起了广泛的关注。带有OAM模式的涡旋光束具有特征性的甜甜圈强度分布并表现出螺旋相特征。由于不同的OAM模式之间的正交性，OAM被认为是光复用的最后一个维度，适用于实现大容量的光通信系统，光镊等。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于偏振和轨道角动量加密的超表面全息方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1)利用优化的计算生成全息图方法(CGH)生成与偏振通道数量相同的三幅全息图，其中前两幅全息图与第三幅全息图具有关联关系，即满足式(1)；/n

【技术特征摘要】
20200117 CN 20201005470571.基于偏振和轨道角动量加密的超表面全息方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1)利用优化的计算生成全息图方法(CGH)生成与偏振通道数量相同的三幅全息图，其中前两幅全息图与第三幅全息图具有关联关系，即满足式(1)；




分别表示理想全息图在三个偏振通道的相位；l1,l2,l3分别表示不同大小的拓扑电荷数；表示方位角；
对于多个偏振通道，利用由具有不同矩形横截面的介质柱阵列组成双折射介质超表面；每个介质柱视为琼斯矩阵，所述琼斯矩阵将输入场连接到输出场；由于结构单元的非手性对称性，反对角矩阵元素Txy和Tyx是相同的；单位琼斯矩阵能够分解为两个旋转矩阵和对角矩阵的乘法，如下所示：



其中，Δ表示单位琼斯矩阵J的特征向量，V表示旋转矩阵、R表示取向角为θ的旋转矩阵；是与偏振相关的相位；为了在所有四个线性偏振通道中进行复用，涉及具有介质柱的透射幅度A的琼斯矩阵，琼斯矩阵表示如下：



因此，在交叉偏振通道中获得另一个相位调制自由度，即第三幅全息图；则前两幅全息图与第三幅全息图满足式(1)；
全息图中分别包含或的特征相位分布以获得轨道角动量选择性，并且在不同的偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玲玲，周宏强，王涌天，赵睿哲，魏群烁，李晓炜，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11