一种基于角度量全息的新技术

Gabor 发明的全息术，可用以捕获和重组来自物体的光的全部信息（即强度和相位）。自发明以来，全息相关技术已广泛应用于各种领域，包括光学显示、成像、数据存储、加密和计量学。

AM 全息术依赖于在输出场中任意叠加 SAM 和 OAM 本征态。对于自旋轨道锁定全息术 (SOLH)，四个全息图像“L、R、X、Y”的重建取决于携带特定 SAM 和 OAM 值（表示为 |σ，l >）的入射光。对于自旋叠加全息术 (SSH)，具有特定空间分布 SoP 的四个阿拉伯数字“1、2、3、4”在入射 XLP 高斯光（表示为 |0、0 >）下重建。对于光学嵌套加密，重建的 SOL 全息图像用作密钥（转换为某些 SoP，表示为 <2χ, 2ψ | ，其中 χ 和 ψ 分别表示椭圆度角和方位角。) 下一次解密和加密信息被生成的 SS 全息图像完全解锁。

  湖南大学胡越强、惠高和深圳大学谢振威研究员创造了一种基于角动量 (AM) 全息技术对信息复用的新技术，其最近发表在《Light Science & Application》杂志上。

  基于空间光调制器（SLM）等传统光学系统的全息术视野有限，精度差，限制了其实际应用。另一方面，通过使用超表面代替传统组件，研究人员可以获得高精度、超薄厚度和高性能的对应物。

  可以使用超表面以各种自由度 (DoF) 操纵光，超表面是纳米级散射的二维亚波长阵列。它提供了一种新型的适应性强的光学复用全息系统。

  在这种情况下，光的各种光学特性，包括波长、入射角、偏振态 (SoP) 和时间，已被用于创建全息系统的通信通道。

  光的 AM 特性已经成为复用全息术的新纬度，这几乎耗尽了当前可用的物理维度。

  光学 AM（光子的量子力学描述）使传统和量子光学领域的许多用途成为可能，例如光镊、自旋霍尔效应和量子显微镜。角动量 (AM) 可分为轨道角动量 (OAM) 和自旋角动量 (SAM)。

      OAM 成为了光学全息技术的单独信息载体，它使用动量空间中图像的适当空间频率采样。由于无限的螺旋模式和固有的正交性，OAM 复用全息显示出前所未有的光学信息处理能力。

  依赖于 OAM 的全息术通过添加线性偏振通道，进一步增加了信息容量。使用 SAM 研究了自旋相关和自旋解耦复用全息术方法。

 全偏振矢量全息术一直是许多研究的主题。它可以调节庞加莱球（PS）上的任意偏振矢量，因此理论上它可以提供无限多的复用通道，这为大容量光加密信息提供了许多可能性。

  目前还没有任何关于同时改变全偏振矢量并将 SAM 维度添加到现有 OAM 复用全息术的研究。

  分割或组合不同类型的元原子，每个元原子对应不同的效用，是最直观的设计方法。它的有效性受到这些技术的阻碍，这也将导致不必要的串扰。

  这些问题的理想解决方案是由非交错元原子构成的超表面。交错或非交错方法都显示出可能性，但都无法完全实现 AM 全息技术。

  该研究团队在经验和概念上支持 AM 全息技术，该技术建立在 SAM 和 OAM 通过简单的超表面充分协同作用的基础上。

  必须单独控制两个自旋本征态，并且必须在每个操作通道中进行任意叠加，以便 AM 全息技术正常运行。结果，由此产生的波形已被空间调制。

  研究小组使用可以重建两组不同全息图像的 AM 元全息图证明了这一理论。这些是自旋叠加 (SS) 和自旋轨道锁定 (SOL)，它们通过入射 AM 产生多维和多通道全息图。

  由于多通道 AM 元全息技术提供的额外安全特性，根据此可以构建先进的光学嵌套加密平台，彻底改变以前安全性差或数据容量受限的光学加密方法。

  作为光学嵌套加密策略的一部分，使用 SOL 和 SS 全息图像以特定顺序对光学信息进行加密和解密，使编码数据能够抵抗某些类型的暴力攻击。

  为了满足并发信息传输日益增长的高安全性需求，可能需要开发基于 AM 全息无限信息通道技术的嵌套加密方法。

  值得注意的是，该设计思路是广义通用的，并且可以扩展以实现额外的波形整形功能，例如生成空间结构光和偏振态。