[发明专利]一种基于超表面的近场双密钥加密方法

说明书

本发明属于信息光学技术领域，公开了一种基于超表面的近场双密钥加密方法，将超表面作为公钥，将入射光的相位分布作为私钥；包括选择入射光的工作波长，优化纳米砖的尺寸参数，使得工作波长下的入射光入射至纳米砖时，纳米砖的交叉偏振转化效率最高、同向偏振转化效率最低；计算获得记录公钥图像的超表面的相位分布信息；确定纳米砖阵列中若干个纳米砖的方向角排布信息并在基底上进行排布，完成公钥的设计；计算获得入射光的相位分布信息，完成私钥的设计。本发明设计的算法简单，设计的自由度更高，安全性极强，且双密钥加密模式更加灵活。

技术领域

本发明涉及信息光学技术领域，尤其涉及一种基于超表面的近场双密钥加密方法。

背景技术

光学加密技术作为一种新型的加密手段，以其独特的技术特点受到了越来越多的关注，成为现代加密技术的重要研究内容之一。然而，目前现有的近场加密技术多是基于光的偏振态、振幅、信息通道数的增加或者是信息变换方式进行加密，但是上述加密技术的设计方式复杂，且密钥比较简单，导致加密系统的安全性较低。

例如，传统近场光学加密技术多采用偏振复用的方式进行加密记录，利用不同偏振态形成不同的信息通道，从而实现加密的目的。但是这种加密方式作为一种普通的单钥加密机制，信息的安全性处于一个较低水平，当非法用户取得加密资料后，在拥有部分先验知识的情况下，将会很快的获取加密的信息。

发明内容

本发明通过提供一种基于超表面的近场双密钥加密方法，解决了现有技术中光学加密的设计方式复杂、安全性较低的问题。

本发明提供一种基于超表面的近场双密钥加密方法，将超表面作为公钥，将入射光的相位分布作为私钥；

所述超表面由基底及在所述基底上设置的纳米砖阵列构成，所述纳米砖阵列包括呈周期性排布的若干个纳米砖；所述纳米砖为亚波长尺寸，所述纳米砖为长方体结构；若干个所述纳米砖的尺寸一致、方向角不同；所述基底的互相垂直的两边分别为X轴和Y轴，所述方向角为所述纳米砖的长轴与X轴的夹角；

所述入射光的强度均匀、振幅相等、相位分布不同，单个相位单元的大小与所述纳米砖阵列的周期大小一致；

所述基于超表面的近场双密钥加密方法包括以下步骤：

步骤1、选择所述入射光的工作波长，优化所述纳米砖的尺寸参数，使得所述工作波长下的入射光入射至所述纳米砖时，所述纳米砖的交叉偏振转化效率最高、同向偏振转化效率最低；

步骤2、根据所述工作波长、选定的公钥图像，计算获得记录所述公钥图像的超表面的相位分布信息；

步骤3、根据所述纳米砖的尺寸参数、所述记录所述公钥图像的超表面的相位分布信息，确定所述纳米砖阵列中若干个所述纳米砖的方向角排布信息，将若干个所述纳米砖按照所述方向角排布信息在所述基底上进行排布，完成公钥的设计；

步骤4、根据所述记录所述公钥图像的超表面的相位分布信息、选定的加密信息，计算获得所述入射光的相位分布信息，完成私钥的设计。

优选的，所述基底划分为若干个尺寸一致的周期性正方形单元结构，每个所述单元结构的工作面上设有一个所述纳米砖；

所述纳米砖的尺寸参数包括纳米砖的长度、纳米砖的宽度、纳米砖的高度，单元结构的边长。

优选的，所述步骤2中，所述记录所述公钥图像的超表面的相位分布信息采用以下公式计算得到：

其中，表示记录公钥图像的超表面的相位分布，A(x,y)表示公钥图像的复振幅分布，R(x,y)表示用于干涉记录的参考光的复振幅分布。

优选的，所述步骤3中，所述纳米砖的方向角为所述记录所述公钥图像的超表面的相位分布中对应单元相位大小的一半。