上海交大张文明教授团队在表面微结构动态光学加密技术取得新进展

近日，上海交大张文明、胡开明团队在Advanced Materials上发表了题为“Dynamic Optical Encryption Fueled via Tunable Mechanical Composite Micrograting Systems”的研究论文，提出了一种基于可调节的机械复合褶皱光栅加密系统（MCWGES）的动态光学加密方法，为光加密通讯领域中微纳结构功能表面的应用提供了新思路。论文第一作者为机械与动力工程学院振动、冲击、噪声研究所博士生辛宜航，通讯作者为胡开明副教授和张文明教授。

机械复合式表面微结构光栅加密系统（MCWGES）

基于微纳米结构功能表面的光栅器件被广泛应用于精确操控光的传播，对于信息技术、光学数据存储和光传感器具有重要意义。然而，刚性微纳结构的参数在制造后调节难度大，严重限制了其原位光操控的能力。为了解决上述问题，研究团队设计了可调节的机械复合褶皱光栅加密系统（MCWGES），通过机械系统对多个原位可调节的有序褶皱光栅进行组合、平移、旋转和切换，提高了微纳结构在制造完成后的可调性。在此基础上结合圆锥衍射模型，团队揭示了机械复合褶皱光栅加密系统中经过多个光栅的圆锥衍射图案分布情况。理论和实验对比研究揭示了系统参数对于衍射图案的影响规律。

防窃听、防破坏、防篡改的动态光加密方法

多个可调参数的设计保证了系统生成大空间容量动态密钥的能力，研究团队以参数及褶皱光栅的组合为加密密钥，设计了一种具有防窃听、防损坏和防篡改效果的动态光加密通信方法。该方法利用多重光栅衍射的冗余特性，在传输过程中有效防止了因数据损坏造成的读取失败，所设计的动态密钥机制保护了通信安全。研究团队还设计了验证模块来确保数据的完整性，防止恶意篡改。团队设计的光通信方法通过综合利用动态密钥、光栅衍射特性和验证模块，实现了高度安全和可靠的通信，为微纳结构表面在光加密通信方面的应用提供了新思路。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目、上海市优秀学术带头人计划项目等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202312650