“多维光信息加密及存储技术”专题
——李向平，谭小地，肖淑敏，郑国兴，黄玲玲
[摘要]随着5G通信、人工智能等新兴技术的不断涌现，信息总量呈现爆炸式增长，当前信息技术正面临前所未有的挑战。以光子作为信息载体的光信息加密及存储技术具有低能耗、长寿命、高密度以及抗电磁辐射干扰等优势，正逐渐成为应对大数据时代日益增长的数据容量和安全性需求的可持续性技术方案之一。为促进该领域的学术交流，《中国激光》组织策划 “多维光信息加密及存储技术”专题......
查看详情
南开大学物理科学学院&泰达应用物理研究院
[摘要]铌酸锂晶体是一种多功能、多用途的人工晶体材料，具有温度稳定性好、易于光学冷加工、性能易调控等优 势。作为典型的光折变晶体，铌酸锂被广泛应用于高密度光存储、激光物理、信息处理和计算等研究与应用领域。 伴随海量存储及动态全息三维显示的巨大需求与快速发展，基于铌酸锂晶体的三维光存储及动态显示再次成为研 究热点。针对上述研究与应用，综述了铌酸锂晶体光折变全息存储及显示的原理、研究历史和最新进展，并对未来 可能的发展方向进行了展望。
之江实验室
[摘要]大数据时代海量数据的产生和积累对存储性能提出了更高的要求，因此实现低能耗、长期安全、高效的数据 存储是数字化社会建设的当务之急。聚焦以玻璃作为存储介质的光存储技术，概述了该技术的研究进展和维度复 用情况，并对其面临的挑战和机遇进行了展望。同时探讨了光场调控技术与深度学习技术在光存储领域中的潜在 应用，以期为该领域的研究者提供相关参考。
暨南大学光子技术研究院
[摘要]随着信息时代全球数据量爆发式增长，需要存储的数据量与日俱增。面对大数据存储的挑战，全息光存储技 术将信息以数据页的形式并行记录在体全息介质中，可以实现大容量数据的存储与高速读写，具有独特优势。本文 从全息存储的原理和关键技术入手，详细介绍了面向商业化应用的全息光存储系统和全息光存储介质的研究现状， 探讨了实现大容量和长寿命数据存储的技术途径。
暨南大学纳米光子学研究院广东省纳米光学操控重点实验室
[摘要]信息技术的发展使得信息加密变得日益重要。光学加密作为一种信息加密手段，具有多维度和高并发速 度等优势。然而，传统的光学加密方案往往需要复杂和笨重的光学元件，这导致器件难以小型化和便携化，同时 也降低了加密效率。超构表面是一种人工设计的二维平面结构，能够在亚波长尺度上实现对光场的灵活调控， 为光学加密提供了一个灵活的平台。近年来，基于超构表面的光学加密方法不断涌现，其利用光在输入端和输 出端的多维度来增加加密的复杂度和安全性。基于此，根据加密的端口类型，分别从单一输入端、单一输出端以 及输入-输出端联合三个方面对这些方法进行了分析和讨论，并对超构表面光学加密的未来发展趋势进行了 展望。
吉林大学电子科学与工程学院
[摘要]随着大数据时代的来临，利用飞秒激光在透明硬质材料中写入数据形成永久光存储的技术成为高容量、长寿 命冷数据的一种理想存储方案，具有广阔的应用前景。本文从飞秒激光永久光存储发展存在的问题出发，梳理了近 20 年来超快激光与透明硬质材料相互作用的机制，总结了飞秒激光诱导相变的类型和过程，展示了其在光存储方 面的应用；同时，从写入速度和容量角度出发，介绍了最新的脉宽调制效应和热调制高重复频率直写技术，阐述了五 维永久光存储目前面临的挑战以及可行的解决办法。
湖南大学物理与微电子科学学院
[摘要]液晶作为一种介于液态与结晶态之间的功能性软材料，可以同时表现出液体流动性和晶体的各向异性，被广 泛应用于图像显示、集成光电子学、光通信等领域。近年来，由于液晶理论研究的深入及其加工技术的发展，液晶在 几何相位、动态可调谐等光场调控方面的优势推动了光学器件的平面化、集成化、智能化和小型化。综述了液晶在 光场调控方面的最新应用进展，具体讨论了其对光波振幅、相位、偏振等多维度参数的调控特性，进而探讨了液晶在 多功能光学器件和光学加密系统中的应用。
哈尔滨工业大学（深圳） 微纳光电信息系统理论与技术工信部重点实验室
[摘要]首先简述了双光子聚合3D 打印技术的原理及特点；然后介绍了3D 打印的衍射光栅、光子晶体、仿生结构及 单个微纳结构等代表性结构色方案，并重点回顾了立体、动态结构色信息的呈现方式及其在光学防伪、信息存储和 光学传感等领域中的应用；最后总结了双光子聚合3D 打印技术的研究现状及存在的问题，并对其未来的研究方向 及应用前景进行了展望。
广东工业大学物理与光电工程学院
[摘要]信息安全对人类社会极为重要，关系到个人和各类组织的财产与安全，因此一直以来受到人们的极大关注。 其中，物理型信息安全技术因其物理载体和实现原理的多样性和隐匿性而具有极高的安全性。当前，通过引入特征 尺寸小、功能丰富的光学纳米结构，物理型信息安全技术借助纳米尺度光场调控的新方法和新实践，在信息容量、安 全性和功能性等方面都得到了极大提升。为厘清该领域的发展脉络与方向，本文将回顾近年来基于光学纳米结构 的物理型信息安全技术的新发展，介绍该技术的基本原理、实现方法与优势特点，重点阐述其中的基于表面结构色 图像、全息和轨道角动量的信息安全技术。此类信息安全技术不仅对于军用、民用机密信息防护具有重要意义，而 且在商标防伪和身份认证等领域也有着巨大的应用潜能。
福建师范大学光电与信息工程学院
[摘要]大数据时代对数据存储提出了新的需求，数据的存储安全关乎社会稳定与发展。全息加密光存储具有高存 储密度、快读取速度、长保存寿命等特点，为海量数据存储提供了有效的解决方案，是保障数据存储安全的有力手 段。聚焦于全息光存储领域，论述了以振幅、相位和偏振等作为调制变量的全息加密光存储的基本原理，介绍了常 见的全息加密光存储技术及其性能影响因素，梳理了大量密钥的管理方法，最后总结了各技术特点，并对全息加密 光存储的未来发展进行了展望。
暨南大学光子技术研究院广东省光纤与通信技术重点实验室
[摘要]超表面在光偏振调控方面具有卓越的能力，利用超表面结构的偏振控制实现信息编码与加密成为一种新兴 的光学编码技术。本文旨在介绍超表面偏振光学及其在信息加密领域的最新进展。首先介绍对光束偏振态进行整 体调控的各类超表面偏振光学元件，包括超表面波片、偏振器和偏振分束器，强调了超表面在偏振操控方面的卓越 性能；接着深入介绍基于不同微型超表面偏振光学元件进行的像素化偏振信息编码，包括对近场偏振态空间分布进 行逐点编码的马吕斯超表面，以及对远场偏振态进行空间编码的偏振全息和矢量全息超表面；然后阐述近场与远场 像素化偏振空间编码超表面在信息隐藏与加密领域的应用示范；最后进行简要总结，并展望超表面偏振信息编码技 术的未来发展趋势与应用潜力。
清华大学深圳国际研究生院
[摘要]光子的轨道角动量（OAM）由于理论上的无限模式数而被广泛用于提高数据传输的信道容量。由光学薄膜 和亚波长结构阵列组成的超表面可以操纵光学维度，实现高性能的光子集成，而利用超表面实现OAM 复用有利于 光学器件向小型化、多功能化方向发展。通过设计超表面的幅度与相位分布可以实现OAM 全息，将OAM 与偏振、 波长、角度等其他光学维度结合可以获得多自由度大容量OAM 复用全息。本综述将从这些方向展开，论述近年来 利用超表面实现OAM 复用全息的研究进展。提高OAM 复用全息的自由度并改善成像质量，实现安全性、集成度 更高的光学元器件，是未来OAM 全息的发展方向。
中山大学物理与天文学院&物理学院
[摘要]人类社会正处于信息爆炸的大数据时代，迅速膨胀的数据在持续高速增加，需要越来越大的存储容量来承 载。高密度光存储技术具有非接触、抗电磁干扰、存储密度高等优点，为更好地存储、处理、分析每天产生的海量数 据提供了优质方案。然而，光储存记录点的尺寸受到衍射极限的限制，传统光存储技术的存储密度难以大幅提升。 近年来，随着多参量光场调控技术的发展，高数值孔径物镜聚焦下的结构化光场有了更新颖的结构、更丰富的维度 和更小的尺寸，为高密度光存储提供了更多选择。本文将综述光场调控技术在紧聚焦焦场上的最新成果，介绍实现 空间紧聚焦焦场的理论设计、模拟、实验、高效生成器件和应用。这些成果将会更好地服务于高密度光存储技术的 研究与应用。
西北工业大学物理科学与技术学院
[摘要]随着大数据时代的到来，空间光通信已被广泛应用于各种通信系统中，但随之而来的是容量瓶颈的挑战。基 于光场频率、时间、偏振、横向空间模式等维度调控的信息编解码方法在解决容量问题方面展现了优异性能，但光场 的纵向维度却未被应用于信息编解码。针对此问题，本文提出了一种基于电介质超表面的光场纵向维度信息编解 码新方法，基于四原子结构的几何相位和传输相位联合调控，实现了透射场自旋相关的复振幅调控。同时，利用光 学冻结波原理产生了轨道角动量模式叠加态的纵向可控变化，并验证了光场模态的纵向调控能够以指数级提升信 道中的模态容量。纵向维度作为一个全新的编码自由度，有望进一步提高自由空间光通信性能。
华中科技大学武汉光电国家研究中心
光谱分离成像是一种可同时获取光谱信息、空间位置信息的探测技术，被广泛应用于地理、环境、生物、光学 等领域，集成化是该技术的重要发展方向之一。提出了一种基于超透镜的光谱分离技术，采用选择性光谱响应单元 结构对红、绿、蓝（RGB）三个波段的聚焦相位进行编码，基于单片器件即可收集不同位置的光谱信息，简化了获取 光学信息的过程，推动了小型化光谱分离成像器件的进一步发展。
深圳大学纳米光子学研究中心
[摘要]超表面是一种具有灵活的偏振操纵功能的新型材料。为了获得远场偏振全息图像，通常需要添加透镜等光 学元件。笔者利用超表面波带片的灵活偏振操纵及聚焦功能实现了一种新颖的远场偏振全息加密技术。在该技术 中，两个自旋复用的超表面波带片被集成到单个介质超表面器件中，其中超表面的振幅（右旋圆偏振转化率）用来编 码奇数和偶数环形区域的波带片，而其相位调制则用来编码透射右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的两个全息图。此 外，二维码（QR 码）和振幅型/相位型全息图用于进一步隐藏加密信息，以提高信息的安全性。所提加密技术有望 进一步提升数据安全性和隐私保护水平，推动光学信息加密和高密度数据存储等领域的技术发展。
华南理工大学微电子学院
[摘要]为进一步增强加密或存储器件的实用性与安全性，设计并实现了一种多通道偏振复用的相变全息超表面，通 过在多通道全息超表面设计中引入相变介质，实现了动态的可擦除功能。当耦合相变介质层处于非晶态时，所构造 的编码超表面可以产生两个独立成像的全息通道。当相变介质变为晶态时，决定相位调控的交叉偏振被关闭，对应 的相位编码“被擦除”。
福建师范大学光电与信息工程学院
[摘要]通过调制具有不同编码单元的参考光，对信息光进行分页式加密存储。提出两种参考光编码加密模式，即扇 形参考光编码模式和随机位置参考光编码模式，并对这两种方法进行验证。实验结果表明，这两种方式都通过正交 相位编码完成加密解密的过程。对两种方法的加密性进行评估，不同密钥对应的加密信息之间的相似度均值分别 为0.57 和0.02，均方误差的平均值分别为537 和1872。随机位置参考光编码模式下的同轴系统安全性更高。正交 相位加密技术可以有效地防止存储数据被非法访问和窃取，保证了数据的安全性。
