基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置

本发明涉及信息加密技术，具体涉及一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置。

背景技术：

1、随着现代社会对通信容量的要求不断增长，人们对光的不同维度的利用程度也逐渐提升。光子轨道角动量由于具有无限正交模式，且每一个模式都可以作为独立通道来传输信息，因而被广泛应用于提高通信容量。

2、螺旋分数阶涡旋光束是通过基于螺旋坐标变换的方位角相位缩放而产生的。与传统的分数涡旋光束不同，它具有非连续的径向相位，其频域呈现为螺旋状的强度分布。

3、光学全息术是一种利用计算机生成的全息重建物体信息的技术，已被应用于光学加密、三维显示和数据存储等各个领域。在传统的全息术中，常用的自由包括光的相位、偏振和波长等已经被证明可以作为独立的通道来提高加密信息的容量。为了进一步提高光学加密信息容量，利用光子轨道角动量模式作为独立通道的光子轨道角动量全息加密技术已被证明。

4、目前在光子轨道角动量全息加密技术的研究中，仍然需要更多的自由度来提高信息容量与安全性，螺旋分数阶光子轨道角动量全息术为该领域提供了新思路。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，其实现了将螺旋分数阶轨道角动量模式作为独立的信息编码通道来加密信息，是对整数阶轨道角动量模式通道的补充，大大增加了信息通道，提高了光学全息的信息容量和加密安全性。

2、为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，包括：光源模块、第一调制模块、4f系统、反射镜、第二调制模块和成像模块。

4、所述第一调制模块包含有第一空间光调制器和第一分束器，所述第一空间光调制器用于加载产生螺旋分数阶涡旋光的全息图。

5、所述第二调制模块包含有第二空间光调制器和第二分束器，所述第二空间光调制器用于加载携带加密图像信息的复用全息图。

6、所述4f系统包含第一透镜、光阑和第二透镜。

7、所述反射镜位于所述第二透镜和第二分束器之间，所述反射镜用于将从所述第二透镜射出的光束反射至第二分束器上。

8、所述第一空间光调制器位于第一透镜的前焦平面上。

9、所述光源模块发出的光束配置为经过所述第一分束器到达所述第一空间光调制器。

10、所述光束被所述第一空间光调制器调制并由所述4f系统滤波，以使在加载对应阶数的全息图时，可在所述第二透镜的后焦平面上得到对应阶数的螺旋分数阶涡旋光束。

11、所述对应阶数的螺旋分数阶涡旋光束受到第二空间光调制器的调制，并成像在所述成像模块上，其中第二空间光调制器上加载都是携带多张加密图像信息的复用全息图。

12、本公开至少一实施例提供的基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置中，所述第一空间光调制器和第二空间光调制器均为反射式空间光调制器。

13、本公开至少一实施例提供的基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置中，所述光源模块包含激光器、扩束器和线偏振器。

14、所述扩束器位于所述激光器和线偏振器之间。

15、所述激光器用于提供高斯光束。

16、所述线偏振器用于对高斯光束的偏振进行控制，使高斯光束与第一空间光调制器的工作轴相匹配。

17、本公开至少一实施例提供的基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置中，所述成像模块包含有第三透镜和ccd相机；

18、所述第二空间光调制器位于所述第三透镜的物方焦平面上，所述ccd相机位于第三透镜的像方焦平面上。

19、本公开至少一实施例提供的基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置中，所述第二空间光调制器加载有菲涅尔波带片。

20、所述菲涅尔波带片用于与复用全息图叠加，以将重建图像聚焦到不同空间位置上。

21、本公开至少一实施例提供的基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置中，所述光阑位于所述第一透镜和第二透镜之间。

22、所述光阑位于所述第一透镜的后焦平面上，所述光阑位于所述第二透镜的前焦平面上。

23、所述光阑用于筛选+1阶的涡旋光。

24、本公开至少一实施例提供的基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置中，所述第二透镜至所述第二空间光调制器的光程与第二透镜的焦距相等。

25、本发明的有益效果为：可以实现将螺旋分数阶轨道角动量模式作为独立的信息编码通道来加密信息，是对整数阶轨道角动量模式通道的补充，大大增加了信息通道，提高了光学全息的信息容量和加密安全性。

技术特征：

1.一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，其特征在于，包括：光源模块、第一调制模块、4f系统、反射镜、第二调制模块和成像模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，其特征在于，所述第一空间光调制器和第二空间光调制器均为反射式空间光调制器。

3.根据权利要求1所述的一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，其特征在于，所述光源模块包含激光器、扩束器和线偏振器；

4.根据权利要求1所述的一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，其特征在于，所述成像模块包含有第三透镜和ccd相机；

5.根据权利要求1所述的一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，其特征在于，所述第二空间光调制器加载有菲涅尔波带片；

6.根据权利要求3所述的一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，其特征在于，所述光阑位于所述第一透镜和第二透镜之间；

7.根据权利要求1所述的一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，其特征在于，所述第二透镜至所述第二空间光调制器的光程与第二透镜的焦距相等。

技术总结本发明涉及信息加密技术领域，具体公开一种基于螺旋分数阶光子轨道角动量全息术的信息加密装置，包括光源模块、第一调制模块、4f系统、反射镜、第二调制模块和成像模块；实现了将螺旋分数阶轨道角动量模式作为独立的信息编码通道来加密信息，是对整数阶轨道角动量模式通道的补充，大大增加了信息通道，提高了光学全息的信息容量和加密安全性。技术研发人员：陈钰杰,许泽烽,吴理汛,钟玮航,巫子拓,何强,梁洲鑫,余思远受保护的技术使用者：中山大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2