北理工王涌天教授團隊在光學類頂級期刊Light: Science & Applications發表論文
發布日期：2018-12-14 供稿：光電學院 攝影：光電學院
編輯：盛筠 審核：盛筠 閱讀次數：近日，北理工光電學院王涌天教授團隊黃玲玲教授等人和德國帕德博恩大學Thomas Zentgraf教授課題組合作，提出了一種基于雙折射介質超穎表面的多通道矢量全息的顯示與加密方法。該項研究成果發表在光學領域著名期刊Light: Science & Applications (volume 7, Article numer: 95(2018))上，題目為Multichannel vectorial holographic display and encryption。
超穎表面通常是由單層亞波長尺寸的金屬或介質納米天線陣列構成。由于它具有任意調制入射電磁波的相位、振幅和偏振的功能而引起了研究人員廣泛的關注。由于超穎表面提供了光場調控的新方法和靈活性，近些年來，研究人員將超穎表面應用于光束整形、非線性光學、渦旋光束的產生、隱身斗篷以及全息等領域。
伴隨著微納加工工藝的進步，超穎表面在全息領域展現出了獨特的應用前景。相比于基于空間光調制器的傳統全息方法，基于超穎表面產生的全息再現像的分辨率和再現質量得到了極大地提高，可以克服傳統全息所面臨的諸如帶寬窄、視場角小、存在多級衍射級次串擾、孿生像等挑戰。同時，基于超穎表面的全息方法能夠克服自然界材料（如空間光調制器、光刻膠）對偏振不敏感，僅能實現標量全息的限制。
近些年來，研究人員提出了許多基于超穎表面的全息偏振復用的方法。然而，在這些方法中僅利用了正交偏振態實現雙通道，通過改變入射光束的偏振態，只能實現兩個獨立的再現像之間的轉換，限制了超穎表面全息圖信息容量的進一步提高。針對這一問題，王涌天教授團隊和德國Zentgraf教授合作，將多幅矢量全息圖編碼到同一超穎表面。通過對入射光束和出射光束偏振態的選擇，利用一種偏振依賴的相位偏移與偏振旋轉矩陣，實現十二個不同偏振通道的七種不同偏振圖像組合和復用，能夠極大地提高全息圖的信息容量，并提供了三重的信息加密維度，展示了一種實現高安全性的多通道矢量全息的新方法。這種完全的偏振控制方法可以在動態全息顯示、可切換光學器件、數據存儲和光學加密/防偽相關的前沿應用中發揮重要作用。同時，此方法也可以適用于渦旋光束的產生或其他類型的偏振/相位調制，以增強信息容量。
文章鏈接：Ruizhe Zhao, Basudeb Sain, Qunshuo Wei, Chengchun Tang, Xiaowei Li, Thomas Weiss, Lingling Huang, Yongtian Wang, Thomas Zentgraf. Multichannel vectorial holographic display and encryption, Light: Science & Applications (2018). DOI: 10.1038/s41377-018-0091-0
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