上海科研團隊研發出超寬帶光學全息技術

摘要: 假想有這樣一種場景,當你和朋友收到了同一份加密全息數據,利用不同的“光鑰”解碼,你的眼前呈現的是周杰倫在唱《說好不哭》,朋友呈現的是易烊千璽在跳街舞。上海理工大學顧敏院士團隊研發的軌道角動量全息技術,或將使這樣酷炫的場景變為現實。 近日,由中國工程院外籍院士、澳大利亞科學院院士、澳大利亞技術科學與工程院院士、國際光學DennisGabor獎獲得者、上 ...

假想有這樣一種場景,當你和朋友收到了同一份加密全息數據,利用不同的“光鑰”解碼,你的眼前呈現的是周杰倫在唱《說好不哭》,朋友呈現的是易烊千璽在跳街舞。上海理工大學顧敏院士團隊研發的軌道角動量全息技術,或將使這樣酷炫的場景變為現實。

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近日,由中國工程院外籍院士、澳大利亞科學院院士、澳大利亞技術科學與工程院院士、國際光學DennisGabor獎獲得者、上海理工大學人工智能納米光子學研究中心顧敏教授領銜的科研團隊,創造性地利用具有“螺旋”特性的軌道角動量光束作為光學全息過程中的信息載體,不僅顛覆了全息影像的傳輸方式,更是為傳輸過程設置了“信息安全”的保護屏障,實現了世界上首個超寬帶的光學全息過程,為大數據信息時代提供了大容量全息術。

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北京時間12月10日,相關研究成果以長文形式發表在世界光學頂尖期刊《自然-光子學》上。顧敏為該論文通訊作者,上理工光電信息與計算機工程學院特聘研究員方心遠博士為第一作者。這也是近年來中國科研人員在該刊發表的唯一一篇全息信息安全技術領域長文。

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對傳統全息顯示技術而言,一張平面全息圖往往只能記錄一張圖片,然而隨著信息時代的快速發展,需要利用相同的內存記錄下更多的圖片。利用最新發現的軌道角動量全息技術,相同的內存能夠將圖片信息存儲能力提高100倍,為下一代大容量全息技術打下基礎。

方心遠說,傳統全息顯示技術中,只有通過增加信號源的方法提升信息通道的數目以實現復雜的顯示效果,往往出現“帶寬不夠”“分辨率不高”等情況。研究中發現“螺旋程度”不同的軌道角動量光對應了同一信號源不同的信息通道,結合納米光子學技術,僅僅利用一個納米級的信號源便可以實現超寬帶的全息顯示效果。“這就可以為大眾提供更優質的信息記錄手段和出色的視覺體驗。”

在顧敏看來,這只是該項技術的優勢之一,它的“硬實力”還在于創造性地為全息技術加裝一把安全“鎖”。“傳統意義上,一把全息‘鎖’只有一種解碼方式,而我們的研究把‘螺旋光’配成多把‘鑰匙’,可以將同一把全息‘鎖’解碼出不同的信息,收信人根據手里的‘光鑰’解讀出只有他自己才能看到的最終信息,這就保護了信息傳遞的安全性。”顧敏說。

提及該項技術的未來應用,顧敏稱,軌道角動量全息技術在人工智能、三維顯示、數字全息顯微技術、數據存儲、人工神經網絡等多種領域將大有可為,此外,還可以將其應用在量子光學領域,為信息交互過程提供前所未有的安全保障。

“我們期待在未來3年內將該項成果應用到全息顯示領域。”顧敏坦言,事實上這是有難度的,需要產學研各界共同努力。



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