近日，以中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所為依托單位的紅外科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（紅外物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）在超表面連續(xù)光譜-偏振重構(gòu)研究方面取得重要進(jìn)展，利用紅外人工微結(jié)構(gòu)超構(gòu)器件對(duì)光學(xué)信息進(jìn)行多維度聯(lián)合加密通信探索，為滿足航天空間遙感、量子信息對(duì)抗等重大需求提供可能。以上成果以“Continuous-Spectrum–Polarization Recombinant Optical Encry ption with a Dielectric Metasurface”為題發(fā)表在Advanced Materials上。
中紅外(MWIR)波段作為大氣窗口之一，是很多氣體分子和室溫物體熱輻射的吸收譜富集區(qū)。高透過(guò)率和大的工作帶寬在天地信息通信、密鑰分發(fā)等研究應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。對(duì)中波紅外光子波長(zhǎng)和偏振等維度的聯(lián)合操控是對(duì)自由空間光學(xué)信息加密通信的重要手段。相比傳統(tǒng)笨重的中波紅外器件，超表面器件在波長(zhǎng)、偏振維度調(diào)控方面具有巨大潛力，該技術(shù)為在亞波長(zhǎng)微納尺度下靈活操控光子的多個(gè)自由度提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。
上海技物所研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在瓊斯矩陣中引入色散調(diào)控，對(duì)傳統(tǒng)通道復(fù)用個(gè)數(shù)受限的超表面設(shè)計(jì)方案，在波長(zhǎng)維度進(jìn)行連續(xù)擴(kuò)展，研制了一種獨(dú)特的多光子自由度連續(xù)重構(gòu)紅外光學(xué)器件，成功將偏振調(diào)控在波長(zhǎng)維度進(jìn)行任意重構(gòu)，并使安全性在物理設(shè)計(jì)層面突破了單一自由度加密所面臨的算法暴力破解的限制，為超表面器件從傳統(tǒng)借鑒體材料器件原理體制向新材料與新原理共同發(fā)展的方向提供了有益的探索。
王九旭博士為論文的第一作者，李冠海研究員為通訊作者。上述成果獲得了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院、上海市科委等項(xiàng)目的資助。
(a)連續(xù)光譜-偏振重構(gòu)超表面器件用于光學(xué)信息加密傳輸演示；(b) 在波長(zhǎng)維度對(duì)連續(xù)共軛偏振通道進(jìn)行解耦的理論示意圖。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304161
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