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PG电子:PG电子逐光班及光科本科生在光学权威期刊《ACS Photonics》发表研究成果

2024-01-25
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近日,美国化学学会旗下光学权威期刊《ACS Photonics》(中科院SCI一区TOP期刊)在线发表了PG电子博士生王泽静、逐光创新人才试点班2020级本科生牛梦雨及光科2020级本科生赵文佳为共同第一作者的研究论文,论文题为“Compression-Encrypted Meta-Optics for Storage Efficiency and Security Enhancement”(“用于提高存储效率及安全性的压缩加密超构表面光学器件”),单欣老师和李仲阳教授为该论文通讯作者,2021级逐光班本科生王卓文也作为共同作者参与研究。

       当前时代的信息安全至关重要,这推动着先进加密策略的研究来保障数据安全。其中,基于超构表面的光学加密因其多样的编码信道和卓越的光场操控能力,成为了前沿研究的重要选择之一。然而,先前的超构表面加密方法通常需要存储比原始信息更大的数据量来确保加密信息的完整性和安全性,消耗了有限的存储资源,因此,如何增强超表面加密技术的存储效率至关重要。针对这一问题,该文提出了将数据压缩手段和光学加密技术相结合的存储加密超构表面光学器件,在保持高信息安全性的同时,可将常规超构表面的存储效率提高一个数量级。

        具体而言,压缩加密超构表面包含两道安全加密屏障,第一道安全加密屏障采用无损压缩算法将明文压缩为数据量更小的非直观密文和密钥,保护信息不被直接观察,并将存储效率提高了约十倍。第二道安全屏障采用几何相位原理,将密钥和密文分别编码到双通道表面的全息图像和印刷图像中,使得存储密文的偏振加密印刷图像只有在特定的偏振条件下才能获得。实验结果显示,存储在超构表面中的目标全息图像和偏振加密印刷图像以极小的误差被成功捕获,并最终还原出了受双层加密屏障保护的明文。这种具有两道安全屏障的超构表面能在保证加密安全性的前提下可显著提高光存储效率,相应减少微纳制造成本及时间,为下一代光信息存储加密的潜在应用提供了一条新途径。

       PG电子设立的“逐光创新人才试点班”专注于激发学生对光电领域科研的兴趣并培养其研究能力,教师团队致力于引导学生展望国际科学技术前沿,同时培养其科技创新思维。自大二起,牛梦雨和赵文佳同学便投身于纳米光学及前沿应用实验室(NEAL)的研究工作,在指导老师们的悉心引领和师兄师姐的热心帮助支持下,两位本科同学边学边做,最终独挡一面地完成了关键的光波传输的模拟仿真、超构全息设计优化以及部分光学表征实验操作,其科研能力和水平得到了显著提升,也励志未来投身我国光电领域的科技研究中。凭借持续的科研努力和扎实的学术功底,牛梦雨同学已被香港中文大学直博项目录。晕募淹б鸦竦酶吹┐笱а芯可谋K妥矢。(通讯员:李仲阳、郑国兴、周红智)

       论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.3c01519     

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压缩加密超构表面工作原理示意图

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压缩加密超构表面实验结果

 





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