近日，维多利亚老品牌76696vic赵生妹教授团队在轨道角动量领域取得新进展。该团队利用分数轨道角动量模式（FOAM）特点，提出分数轨道角动量复用全息术来提高图像的安全性和分辨率，克服了传统整数轨道角动量复用全息术的固有限制。相关成果以“Security-Enhanced andHigh-Resolution Fractional Orbital Angular Momentum Multiplexing Holography”为题发表在光学领域国际知名期刊《ACS Photonics》，且被选为当期封面论文。南京邮电大学博士生朱家龙为论文第一作者，赵生妹教授为论文唯一通讯作者。南京邮电大学为第一完成单位和通讯单位。
论文封面图
背景介绍：全息技术能够完整记录和再现光场的波前信息，在三维显示、数据存储、光学加密等领域发挥了至关重要的作用。轨道角动量（OAM）复用全息术，因其载荷信息的自由度（轨道角动量）具有模式数多且相互正交的特性，因而具有大容量、高安全等优势。然而，传统OAM全息术在安全性和显示分辨率方面仍面临挑战。一方面，对于不同选择OAM模式，传统OAM复用全息获得的涡旋环尺寸并不相同，从而可能泄露隐藏信息；另一方面，为了降低不同OAM通道间串扰，依据采样定理必需增大OAM复用全息中的采样间隔，从而导致了重现图像显示分辨率的下降。
研究方法原理图
在这项研究中，该团队提出了一种新型解决方案，即安全增强、分辨率提高型分数轨道角动量复用全息术，核心是：当解码的FOAM模式与编码的FOAM模式越接近时，由分数轨道角动量复用全息术获得的重建光场强度就越高，呈单调递增趋势，且当FOAM编解码模式相同时达到最大值，因而可通过设置光场强度阈值来提取各FOAM编码模式信息。在新方案中，研究团队将具有FOAM特性的采样点加载到目标全息图中，获得了更密集的FOAM复用全息图。在解码过程中，当不同FOAM模式照射全息图时，利用光场强度阈值提取不同FOAM模式的编码信息。实验结果不仅验证了所提出的FOAM复用全息技术的可行性，还展示了其在极小FOAM模式间隔下的有效性，表明新方案不仅能增强OAM全息的安全性，而且提高了OAM全息的显示分辨率，这为6G网络下的全息技术、3D显示、数据存储和光学加密等性能的提升提供了新方向。
本工作得到国家自然科学基金项目（批准号：62375140），固体微结构物理国家重点实验室（M36055）等经费支持。论文信息：Zhu, Jialong, Le Wang, and ShengmeiZhao. Security-Enhanced and High-Resolution Fractional Orbital AngularMomentum Multiplexing Holography.ACS Photonics, 11(11):4486-5094, 2024.
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.4c01019
（撰稿：赵生妹 编辑：吕瑞兰 审核：郭永安）