[发明专利]一种多维空-时光场压缩全息加密装置及方法

权利要求书

1.一种多维空-时光场压缩全息加密装置，其特征在于，包括扩束光学组件、分束器组、多维空-时光场、空间光调制器和探测器，多维空-时光场为3D空-时光场、彩色空-时光场或4D空-时光场，分束器组包括第一分束器和第二分束器；扩束光学组件布置在激光束照射在原始物体上所产生反射光的路径上，经扩束光学组件扩束准直后的激光束的光路径上布置有第一分束器，第一分束器将激光束分为物光束和参考光束，物光束的路径上设有多维空-时光场，与光场相距为Δz₁的位置布置有空间光调制器，空间光调制器和光场之间布置有第二分束器，与空间光调制器相距为Δz₂的位置布置有探测器；空间光调制器生成的时变复合掩膜由时变随机相位掩膜和时变透镜相位因子组成；

所述时变复合掩膜其中，时变随机相位掩膜为时变透镜相位因子为exp(j·2πd(x,y,t))；其中，为时变的0～1内均匀分布的随机矩阵，d(x,y,t)为时变的传播内核，exp()为以自然常数e为底的指数函数，j为虚数单位。

2.如权利要求1所述的多维空-时光场压缩全息加密装置，其特征在于，在所述多维空-时光场为3D空-时光场或4D空-时光场时，所述扩束光学组件包括扩束器和透镜，扩束布置在激光束照射在所述原始物体上所产生反射光的路径上，经扩束器扩束准直后的激光束的光路径上布置有透镜，透镜的透射光路径上布置有所述第一分束器。

3.如权利要求1所述的多维空-时光场压缩全息加密装置，其特征在于，在所述多维空-时光场为彩色空-时光场时，所述扩束光学组件包括第一扩束器、第二扩束器、第三扩束器、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第三分束器和第四分束器，红色激光束路径上依次布置有第一扩束器和第一透镜，绿色激光束路径上依次布置有第二扩束器和第二透镜，蓝色激光束路径上依次布置有第三扩束器和第三透镜，第一透镜和第二透镜的透射光路径上布置有第三分束器，第四分束器布置在第三分束器分束的光路径与第三透镜的透射光路径相交处。

4.一种多维空-时光场压缩全息加密方法，其特征在于，用于对权利要求1-3任一项所述的加密装置进行控制，包括：

所述第一分束器将扩束光学组件扩束准直后的激光束分为物光束和参考光束；

物光束照射在所述多维空-时光场上，并传播至所述空间光调制器，通过空间光调制器生成的时变复合掩膜对多维空-时光场加密后经所述第二分束器调整光路至与所述参考光束平行；

加密调整后的物光束和参考光束传播至所述探测器平面进行叠加记录，得到全息图。

5.如权利要求4所述的多维空-时光场压缩全息加密方法，其特征在于，在所述多维空-时光场为3D空-时光场时，所述全息图的表示形式为：

其中，A与E_l分别为第l帧空-时光场传播至探测器平面的参考光场与物光场，L表示所述3D空-时光场的总帧数。

6.如权利要求4所述的多维空-时光场压缩全息加密方法，其特征在于，在所述多维空-时光场为彩色空-时光场时，所述全息图的表示形式为：

其中，A_c与E_l,c分别为第l帧彩色空-时光场传播至探测器平面的参考光场与物光场的c通道，n_l,c表示第l帧空时光场c通道记录时的噪声，L表示所述彩色空-时光场的总帧数。

7.如权利要求4所述的多维空-时光场压缩全息加密方法，其特征在于，在所述多维空-时光场为4D空-时光场时，所述全息图表示形式为：

其中，A与E_4d,l分别为第l帧空-时光场传播至探测器平面的参考光场与物光场，L表示所述4D空-时光场的总帧数。

8.一种多维空-时光场压缩全息解密方法，其特征在于，用于对权利要求4-7任一项所述加密方法得到的加密全息图、传播距离与时变复合掩膜，采用TwIST算法重建出原始光场。