Advanced Photonics Nexus 2023年第3期文章
Nian Zhang, Baoxing Xiong, Xiang Zhang, Xiao Yuan. Multiparameter encrypted orbital angular momentum multiplexed holography based on multiramp helicoconical beams[J]. Advanced Photonics Nexus, 2023, 2(3): 036013
OAM复用全息技术虽然能够提高信息容量，但由于一个OAM模式仅能编码一个图像，编码信息容量仍然受限。而随着信息社会的快速发展，为了应对高信息容量和高安全性的挑战，我们希望应用光的更多维度特性。综上，苏州大学的研究人员提出了一种多匝道螺旋锥形（multi-ramp helical conical, MHC）OAM复用全息技术。除了OAM全息复用外，研究人员额外引入了MHC光束的混合螺旋-边错位数、归一化因子和常参数等新颖的自由度用作载体进行信息编码和解码。通过MHC光束的四种参数的不同组合，可实现更高维度的全息复用。该成果以“Multiparameter-encrypted-orbital-angular-momentum-multiplexed-holography-based-on-multiramp”为题，发表于Advanced Photonics Nexus 2023年第3期。
如图1所示，在频域中，不同参数下的MHC光束具有不同的空间频率分布，且MHC光束的任一参数（包括拓扑荷数、混合螺旋-边错位数、归一化因子和常参数等）均会对空间频率分布产生影响。根据不同参数下入射的MHC光束的空间频率分布，研究人员设计出相应的采样阵列，对图像进行编码，得到包含MHC相位的全息图。同时将MHC光束的相位分布叠加到全息图中，从而可实现全息图中不同参数的MHC光束的模式选择性。
图2为基于混合螺旋-边错位数编码的全息复用重建的结果，可以看出，在相同的拓扑荷数下，从一张MHC-OAM复用全息图中可以编码和解码四幅图像。相较于传统的OAM复用全息技术，图中的信息容量得到了巨大提升。同样地，MHC光束的归一化因子和常数也可作为独立的自由度实现全息复用。
利用MHC光束的不同参数组合，研究人员设计了不同的MHC-OAM复用全息图，可以实现多维度的复用全息技术，相应的实验重建结果如图3、4、5所示。
图5 基于MHC四参数编码的全息实验重建的结果
该研究中所提出的MHC-OAM复用全息技术均通过空间光调制器（SLM）进行演示。该工作为实现大容量的全息系统提供了一种思路，对信息加密、存储等应用具有重要价值。
主要作者简介
张念，苏州大学光电科学与工程学院在读博士生，主要从事结构光场的调控及全息技术的研究，在OAM全息技术方面开展相关研究工作。在Advanced Photonics Nexus, Optics & Laser Technology, Photonics等期刊发表多篇论文。
袁孝，苏州大学光电科学与工程学院教授、博士生导师。近年来，主要致力于光热敏折变玻璃和体Bragg器件、高功率激光技术、结构光场调控及其应用研究。提出并实现了高功率激光系统近场角选择滤波等多项创新性技术和标志性应用。主持国家重大专项、国家重点研发计划、国家自然基金项目等课题20余项，发表学术论文150余篇，申请国家发明专利和美国专利等10余件；获部委级科技进步奖一等奖2项。
