研究背景
随着数据量的爆炸式增长,信息安全问题日益严峻,加密技术作为保障信息安全的核心手段受到广泛关注。为提升数据安全性,研究人员已开发多种数字加密技术,如对称加密算法DES、非对称加密算法RSA以及现代标准AES等。然而,仅依赖数字加密仍难以完全避免信息在传输过程中被截获或泄露,因此结合数字算法与物理密钥的联合加密技术应运而生,以进一步提升安全性。
光学密钥作为物理密钥的重要组成部分,在高级加密系统中扮演着关键角色。过去的研究表明,某些智能发光化合物可在温度、光照、溶剂、机械力或电场等条件下表现出可调谐的磷光特性(如热致变色、光致变色、力致变色等),为光学加密提供了新思路。此外,超构表面技术通过调控光的波长、振幅、偏振及轨道角动量等参数,也被广泛应用于信息加密领域。兼具荧光、圆偏振、全色发射及时间分辨特性的多功能薄膜,也进一步拓宽了加密技术的应用范围。然而,现有研究主要集中在可见光波段,红外波段的光学信息加密仍面临诸多挑战。红外热辐射加密技术因其可利用红外相机直接可视化数据的优势,成为一种有效的解决方案。通过精确调控热辐射的偏振或强度,可实现信息的编码与存储。多通道独立光学记录技术的集成还能显著提升加密的鲁棒性和存储容量。但当前技术仍存在明显局限:智能发光材料易受环境不稳定性和光降解的影响,且其工作波段有限;基于超构表面技术制备的热辐射器件虽能精准调控热辐射,却面临制备成本高、难以大规模生产的问题。
研究进展
针对这些挑战,本研究提出了一种低成本、无光刻、晶圆级制备的红外热辐射器,具有角度和偏振选择性的双波长窄带特性,可用于高安全性红外信息加密与解密。该热辐射器由超薄ENZ(近零折射率)材料与金属层组成,通过Berreman模式和反对称法布里-珀罗(FP)共振,在长波红外(LWIR,7.5-14 µm)波段实现双吸收峰,并展现出角度与偏振依赖的热辐射特性。基于这一物理层密钥,研究团队构建了一套高安全性加密通信方案,结合数字加密与物理密钥,显著提升了信息传输的安全性,为红外通信网络的加密系统与光学可重构安全框架提供了新思路。
未来展望
研究人员提出的这种入射角和偏振角选择性的双波长红外热辐射器作为物理层密钥,构建了一套高安全性加密通信方案,结合数字加密与物理密钥,显著提升了信息传输的安全性,为红外通信网络的加密系统与光学可重构安全框架提供了新思路。
来源:https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0719
Journal
Research
Method of Research
News article
Subject of Research
Not applicable
Article Title
An Angle- and Polarization-Selective Dual-Wavelength Narrowband Thermal Emitter for Infrared Multilevel Encryption
Article Publication Date
2-Jun-2025