近日，以中国科学院上海技术物理研究所为依托单位的红外科学与技术重点实验室（红外物理国家重点实验室）在超表面连续光谱-偏振重构研究方面取得重要进展，利用红外人工微结构超构器件对光学信息进行多维度联合加密通信探索，为满足航天空间遥感、量子信息对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”为题发表在Advanced Materials上。
中红外(MWIR)波段作为大气窗口之一，是很多气体分子和室温物体热辐射的吸收谱富集区。高透过率和大的工作带宽在天地信息通信、密钥分发等研究应用领域展现了巨大的潜力。对中波红外光子波长和偏振等维度的联合操控是对自由空间光学信息加密通信的重要手段。相比传统笨重的中波红外器件，超表面器件在波长、偏振维度调控方面具有巨大潜力，该技术为在亚波长微纳尺度下灵活操控光子的多个自由度提供了一个很好的平台。
上海技物所研究团队通过在琼斯矩阵中引入色散调控，对传统通道复用个数受限的超表面设计方案，在波长维度进行连续扩展，研制了一种独特的多光子自由度连续重构红外光学器件，成功将偏振调控在波长维度进行任意重构，并使安全性在物理设计层面突破了单一自由度加密所面临的算法暴力破解的限制，为超表面器件从传统借鉴体材料器件原理体制向新材料与新原理共同发展的方向提供了有益的探索。
王九旭博士为论文的第一作者，李冠海研究员为通讯作者。上述成果获得了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院、上海市科委等项目的资助。
(a)连续光谱-偏振重构超表面器件用于光学信息加密传输演示；(b) 在波长维度对连续共轭偏振通道进行解耦的理论示意图。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304161
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