近日，上海理工大學光電信息與(yu) 計算機工程學院莊鬆林院士、張大偉(wei) 教授帶領的超精密光學製造團隊在微腔激光加密方麵取得突破。課題組通過構建橢圓OAM微激光器陣列實現了四維光學加密，結合微腔激光器的不可克隆功能（PUF），所提出的加密方案在高安全性信息儲(chu) 存以及防偽(wei) 等應用具有重要潛力。相關(guan) 工作以“在微激光器中調控橢圓光子軌道實現高維加密”為(wei) 題發表在《激光與(yu) 光子學評論》(Laser Photonics Reviews)上，本文第一作者為(wei) 光電學院碩士研究生毛林格，通訊作者為(wei) 光電學院特聘教授喬(qiao) 楨。

光學加密技術因其多編碼維度、高並行性和大容量存儲(chu) 等獨特優(you) 勢，在信息安全領域具有重要應用價(jia) 值。隨著光學編碼維度的增加，信息加密的複雜度也會(hui) 顯著提升。因此，多維光學加密是提升信息儲(chu) 存安全性的關(guan) 鍵技術。微腔激光器作為(wei) 新一代光學加密器件，其出射激光表現出多維光學特征，因而能夠為(wei) 集成化多維光學加密器件提供創新平台。此外，激光特性對於(yu) 微腔的細微變化極其敏感，微腔激光器具有天然的不可克隆功能（PUF），這為(wei) 信息安全又增添了一道保障。

在各類編碼維度中，對於(yu) 光子軌道角動量（OAM）的調控因其加密維度的拓展能力而備受關(guan) 注。在光波長、偏振等複用維度趨近飽和的情況下，探索OAM的創新模分複用（MDM）方法，能夠有效提升光學加密的維度數量。然而，由於(yu) 缺乏OAM模式的精準調控手段，基於(yu) 微腔激光器的光學加密維度仍處於(yu) 較低水平。

為(wei) 突破這一限製，研究人員通過在法布裏-珀羅微腔內(nei) 創建介電橢環陣列，實現了橢圓光子軌道角動量模式陣列的產(chan) 生以及多維加密，加密維度包括橢圓光子軌道角動量模式的角向階數l、徑向階數p、橢偏度ε以及長軸方向θ。此外，因腔內(nei) 等效光子勢對微腔的高度敏感性，每個(ge) 橢圓光子軌道角動量模式都表現出不可克隆性的激光圖案。橢圓光子軌道角動量微腔激光器陣列的多維編碼與(yu) 不可克隆功能，構成了高度安全性的加密係統。

相較於(yu) 僅(jin) 利用角向階數作為(wei) 編碼維度的傳(chuan) 統光子軌道角動量加密方案，該方法打破了光子軌道的中心對稱性，構建了四維參數空間的光學加密係統。利用這些幾何參數的連續可調特性以及激光不可複製性，該方法在大容量信息加密、防偽(wei) 等方麵具有重要應用前景。

微腔激光器陣列的四維加密

（原文：中國光學期刊網2025-06-10）