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摘要

光的轨道角动量自由度已被作为一种新的信息载体用于光全息信息处理技术之中. 然而, 目前关于轨道角动量全息技术的研究主要集中在二维轨道角动量全息, 即重构的二维全息图像位于三维空间中的某一个平面内. 如何进一步实现技术并将其用于增加全息通信的信息容量仍然是一个空白. 本文基于轨道角动量自由度和重构的二维图像在三维空间中的位置自由度, 实现了技术. 换言之, 在我们实现的中, 目标物体图像的获得不仅要求使用正确的解码轨道角动量态, 还要求在正确的空间位置来探测物体的图像. 此外, 还进一步研究了复用技术, 并指出该复用技术可用于信息加密. 与传统的二维轨道角动量全息技术相比, 技术使用了额外的自由度, 即成像的空间位置. 因此, 基于技术的加密方案可以进一步提高信息的安全等级. 我们的理论模拟结果和实验结果验证了技术以及加密技术的可行性.

关键词:

Abstract

The degree of freedom of orbital angular momentum of light has been used as a new information carrier in optical holographic information processing technology. However, current research on orbital angular momentum holography mainly focuses on two-dimensional orbital angular momentum holography, where the reconstructed two-dimensional holographic image is located in a certain plane in three-dimensional space. How to further implement three-dimensional spatial orbital angular momentum holographic technology and use it to increase the information capacity of holographic communication is still a blank. Here, we implement three-dimensional spatial orbital angular momentum holographic technology based on the degrees of freedom of orbital angular momentum and the positional degrees of freedom of reconstructed two-dimensional images in three-dimensional space. In other words, in the three-dimensional spatial orbital angular momentum holography, the acquisition of the target object image requires not only the correct orbital angular momentum state used for decoding, but also the correct spatial position where the object’s image is detected. In addition, we further investigate the three-dimensional spatial orbit angular momentum holographic multiplexing technology and point out that this multiplexing technology can be used for information encryption. Compared with traditional two-dimensional orbital angular momentum holography, three-dimensional spatial orbital angular momentum holography uses an additional degree of freedom. Therefore, the encryption scheme based on three-dimensional spatial orbital angular momentum holographic technology can further improve the security level of information. Our simulation results and experimental results have verified the feasibility of three-dimensional spatial orbit angular momentum holographic technology and three-dimensional spatial orbit angular momentum holographic encryption technology.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:孔令军,konglj@bit.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 12374324, 12004038)资助的课题.

Authors and contacts

Corresponding author:Kong Ling-Jun,konglj@bit.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 12374324, 12004038).

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