近日，機械與動力工程學院張文明、胡開明團隊在Advanced Materials上發(fā)表了題為“Dynamic Optical Encryption Fueled via Tunable Mechanical Composite Micrograting Systems”的研究論文，提出了一種基于可調(diào)節(jié)的機械復合褶皺光柵加密系統(tǒng)（MCWGES）的動態(tài)光學加密方法，為光加密通訊領域中微納結(jié)構(gòu)功能表面的應用提供了新思路。論文第一作者為振動、沖擊、噪聲研究所博士生辛宜航，通訊作者為胡開明副教授和張文明教授。
機械復合式表面微結(jié)構(gòu)光柵加密系統(tǒng)（MCWGES）
基于微納米結(jié)構(gòu)功能表面的光柵器件被廣泛應用于精確操控光的傳播，對于信息技術、光學數(shù)據(jù)存儲和光傳感器具有重要意義。然而，剛性微納結(jié)構(gòu)的參數(shù)在制造后調(diào)節(jié)難度大，嚴重限制了其原位光操控的能力。為了解決上述問題，研究團隊設計了可調(diào)節(jié)的機械復合褶皺光柵加密系統(tǒng)（MCWGES），通過機械系統(tǒng)對多個原位可調(diào)節(jié)的有序褶皺光柵進行組合、平移、旋轉(zhuǎn)和切換，提高了微納結(jié)構(gòu)在制造完成后的可調(diào)性。在此基礎上結(jié)合圓錐衍射模型，團隊揭示了機械復合褶皺光柵加密系統(tǒng)中經(jīng)過多個光柵的圓錐衍射圖案分布情況。理論和實驗對比研究揭示了系統(tǒng)參數(shù)對于衍射圖案的影響規(guī)律。
防竊聽、防破壞、防篡改的動態(tài)光加密方法
多個可調(diào)參數(shù)的設計保證了系統(tǒng)生成大空間容量動態(tài)密鑰的能力，研究團隊以參數(shù)及褶皺光柵的組合為加密密鑰，設計了一種具有防竊聽、防損壞和防篡改效果的動態(tài)光加密通信方法。該方法利用多重光柵衍射的冗余特性，在傳輸過程中有效防止了因數(shù)據(jù)損壞造成的讀取失敗，所設計的動態(tài)密鑰機制保護了通信安全。研究團隊還設計了驗證模塊來確保數(shù)據(jù)的完整性，防止惡意篡改。團隊設計的光通信方法通過綜合利用動態(tài)密鑰、光柵衍射特性和驗證模塊，實現(xiàn)了高度安全和可靠的通信，為微納結(jié)構(gòu)表面在光加密通信方面的應用提供了新思路。
該研究得到了國家自然科學基金重點項目、上海市優(yōu)秀學術帶頭人計劃項目等項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202312650
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