哈工大(威海)郭帅团队: 自旋&强度多路复用编码超表面

学术   2024-12-14 10:30   北京  

研究背景

近年来,超表面因其在调节光的物理特性方面的优越性能而受到了广泛的关注,并已广泛应用于显示、通信、全息术、光学微控等各个方面。

在光学加密领域,利用超表面最常用的方法主要包括超表面结构色、Malus 超表面和超表面全息术等。这三种常用的光学加密方法的确具有较高安全性。

然而,由于误差存在和机制限制,在复杂的光学加密系统中不可避免地会出现串扰,从而导致加密和读取过程中的错误。

研究内容

近日,哈尔滨工业大学(威海)郭帅副教授带领研究团队提出一种自旋和强度多路复用的紧凑超表面光学元件,并通过时域有限元仿真 (FDTD) 验证了其在稳定光学加密中的可行性。

该工作采用交叉偏振聚焦的双曲相位分布公式,设计了一个面积为 11.4 × 22.8 μm² 的超表面。通过模拟电磁场在超表面像空间中的分布,计算出焦平面强度分布的 FWHM 和直径变化率为 α=3.85 和 α=13.25,验证了光通信的频率稳定性。此外,所设计的 2×1 超表面阵列元件通过改变入射光的强度和自旋状态,可以产生四种不同的光学输出。通过用二进制数字信号对生成的四种光输出状态进行编码,最终实现了所提出的光加密的概念。

本工作证明了超表面在光学加密中的优势,并进一步促进了超表面光学元件在光学信息复用、光学加密、光学数据存储等多个领域的应用。该成果以 “A spin and intensity multiplexed encryption metasurface”(《自旋和强度复用编码超表面》)为题,发表在英国皇家化学学会期刊 RSC Applied Interfaces 上。

论文信息

  • A spin and intensity multiplexed encryption metasurface

    Xuefeng Wang, Pengfei Li, Xiaoyu Zhao, Dieter Weller, Sufeng Quan, Mengxuan Wu, Ruibin Liu, Shuai Guo*郭帅,哈尔滨工业大学)

    RSC Appl. Interfaces., 2024, 1, 1208-1213
    https://doi.org
    /10.1039/D4LF00115J

部分作者

王雪峰 博士研究生
哈尔滨工业大学

本文第一作者,哈尔滨工业大学物理学院博士生在读,主要研究方向是基于超表面的红外器件设计及其在电磁场调控方面的应用。








郭帅 副教授
哈尔滨工业大学(威海)

本文通讯作者,哈尔滨工业大学(威海)副教授,硕士研究生导师。2019 年 6 月于北京理工大学物理学院获得博士学位;2019 年至今,在哈尔滨工业大学威海校区理学院光电科学系从事教学科研工作。主要从事微纳光子学和微纳光电子器件方面的研究。目前的研究重点集中在新型二维材料及其异质结构的制备与光子学特性研究、时间分辨发光动力学,以及高性能光电探测器的开发。截至到目前,以第一作者/通讯作者发表高水平论文 30 余篇,h-index =19。担任领域 10 余个期刊特约审稿人,主持国家及省部级项目 3 项,研究成果获得多个创新创业奖项且已实现产业化应用。

期刊介绍

Interfacial and surface research with an applied focus

rsc.li/RSCApplInter

RSC Applied Interfaces

Interfacial and surface research with an applied focus


RSC Applied Interfaces 是一本专注于表面和界面应用前沿研究的跨学科期刊。除了重点关注的“应用”之外,发表的论文还需要具有高度的原创性和最高水平的质量。研究论文应强调界面(形态和成分)和界面过程在确定材料特性和功能方面的作用。RSC Applied Interfaces  于 2023 年 5 月开放投稿。作为一本金色开放获取的新刊,全球读者都可以免费获取该刊所发表论文的全文,同时该刊直到 2025 年年中免收开放获取论文发表费用 (APC)。

Editor-in-Chief
  • Federico Rosei
    🇮🇹 的里雅斯特大学

Associate editors
  • Shelley A. Claridge
    🇺🇸 普渡大学

  • Jianbin Huang (黄建滨)
    🇨🇳 北京大学

  • Serena Margadonna
    🇬🇧 斯旺西大学

  • Ryan M. Richards
    🇺🇸 科罗拉多矿业大学&国家可再生能源实验室






    


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