Informationssäkerhet har blivit särskilt avgörande mot bakgrund av big data-eran. Optiska hemlighetsdelningssystem krypterar information och delar upp den fysiskt i olika resurser. Information kan endast dekrypteras genom att ett tillräckligt antal delningar överlappas.
Dessa system kan användas allmänt för informationskryptering och anti-förfalskning på grund av hög säkerhet och snabb informationsbehandlingskapacitet.
Holografi är en betydande metod för optisk kryptering, och den kan också realisera holografisk multiplexering genom att använda olika fysiska dimensioner av ljus som oberoende informationskanaler. Den holografiska multiplexeringstekniken för metasytor möter de akuta behoven av miniatyrisering och integration av optiska system.
Det finns dock betydande utmaningar i att bygga en kaskadad optisk hemlighetsdelningsplattform med dynamisk avstämbarhet och hög diffraktionseffektivitet, begränsad av exakta tillverkningskrav och inneboende fysiska egenskaper hos material.
För realisering av billiga, bekväma, högeffektiva och högkapacitets kaskadformade optiska hemlighetsdelningsscheman, ger anisotropiska strukturerade optoelektroniska flytande kristallmaterial med hög diffraktionseffektivitet och spänningsavstämbara switchfunktioner ett nytt tillvägagångssätt.
Författarna till en artikel publicerad i Opto-Electronic Advances föreslå en flerdimensionell multiplexerande optisk hemlighetsdelningsram med kaskadformade flytande kristallhologram. I detta ramverk används polariseringstillståndet för det infallande ljuset och avståndet mellan flytande kristallhologrammen som dekrypteringsnycklar för krypterad information.
Ett neuralt nätverk för bakåtspridning av fel med vinkelspektrumdiffraktionsteori skapades, vilket åstadkom den omvända designen av komplexa fler-begränsnings- och flerskikts kaskadproblem. De flerdimensionella ingångarna i nätverkets krypteringsprocess, såsom polariseringstillståndet för det infallande ljuset, den externa spänningen som appliceras på de kaskadformade flytande kristallerna och deras avstånd, förbättrar avsevärt säkerheten för den hemliga informationen. Detta möjliggör ultrasäker överföring av flera informationskanaler samtidigt, vilket övervinner begränsningarna hos traditionella holografiska krypteringsmetoder.
För det första är den hemliga bilden gömd i olika delar (individuella flytande kristall-hologram) och kan endast dekrypteras genom att dela delarna i kaskad. Även om en av delarna blir stulen är det omöjligt att hämta den slutliga hemliga informationen och endast en autentiseringsbild kommer att visas, vilket avsevärt förbättrar säkerheten för hemlighetsdelningsplattformen.
För det andra ökar den flerdimensionella multiplexeringstekniken komplexiteten hos de hemliga nycklarna, vilket förbättrar både informationssäkerhet och kapacitet. Dessutom kan krypteringsinformationskanalerna ökas ytterligare genom att lägga till fler hemliga andelar och använda linjär polariseringstillståndsmultiplexering. Intressant nog ökar den flexibla elektriska inställningsförmågan hos flytande kristallenheter effektivt säkerheten för det föreslagna ramverket för hemlighetsdelning. Den externt pålagda spänningen kan oberoende mappas till olika hemliga andelar, vilket ställer in strängare villkor för informationsdekryptering och avsevärt minskar risken för informationsläckage.
Multiplexeringen av åtta bilder genom att kontrollera polarisationstillståndet för det infallande ljuset demonstrerades experimentellt, avståndet mellan delarna och applicering av olika spänningstillstånd externt till de flytande kristallskikten.
I detta schema bryts den hemliga informationen ner och distribueras i två ömsesidigt begränsade flytande kristallhologram. När dessa två flytande kristallhologram är kaskadkopplade tillsammans är det bara nödvändigt att justera den externa pålagda spänningen (Uon , Uav ) av varje flytande kristallandel, så att varje enskilt hologram kan rekonstruera en autentiseringsbild (nummer 2 eller 4) vid en specifik position.
Vidare, under hög modulationseffektivitet spänning (Uon ) för varje flytande kristallandel kan sex oberoende operationsbilder (matematiska symboler) dekrypteras med olika hemliga nycklar, som inkluderar polariseringen av det infallande ljuset och avståndet mellan de kaskadformade flytande kristallhologrammen.
Den slutliga krypterade informationen kan erhållas genom sekundär avkodning genom att utföra matematiska operationer som visas av olika operationsbilder mellan autentiseringsbilderna. Den mogna tillverkningstekniken för komponenter med flytande kristaller gör detta ramverk mer praktiskt och multifunktionellt.
Med sin bekväma design, lågkostnadstillverkning och ultrahöga säkerhet har detta flerdimensionella multiplexerande optiska hemlighetsdelningsschema stor potential i tillämpningar av informationslagring med ultrahög kapacitet, dynamisk holografisk visning och multifunktionell optisk informationsbehandling.
Mer information: Keyao Li et al, Multidimensionell multiplexerande optisk hemlighetsdelningsram med kaskadformade flytande kristallhologram, Opto-Electronic Advances (2024). DOI:10.29026/oea.2024.230121
Tillhandahålls av Compuscript Ltd
