全息是利用干涉和衍射原理记录并再现物体光波波前的一种技术,已经应用于光学加密、全息测量、三维显示等领域。全息光学加密将波长、相位、偏振等光学参量作为编码自由度以提升容量,而光学涡旋的轨道角动量理论上具有无限的模式且不同模式之间相互正交。本文将椭圆光学涡旋与全息加密相结合,在椭圆光学涡旋的理论基础上,研究高质量无旁瓣椭圆光学涡旋的产生,并将椭圆光学涡旋的轨道角动量和椭圆度作为编码自由度,提升全息加密的容量,论文还实现了动态全息解密,主要研究内容与成果如下:1.实验产生了高质量无旁瓣的椭圆光学涡旋,分别研究了拓扑电荷和椭圆度与椭圆光场分布的关系。基于共轭对称延拓傅里叶计算全息算法,首先仿真产生了高质量无旁瓣的椭圆光学涡旋。然后利用空间光调制器搭建了一套实验装置进行光电实验论证,实验结果与理论仿真保持一致。实验结果表明,保持椭圆度不变,椭圆光场大小与拓扑电荷的绝对值成正比。保持拓扑电荷不变,椭圆度小于1时,光场主轴为y轴;椭圆度大于1时,光场主轴为x轴。该研究揭示了椭圆光学涡旋的基本性质,为使用椭圆涡旋光束进行全息加密提供了理论与实验基础。2.提出了椭圆度加密轨道角动量复用全息。基于轨道角动量复用原理,首先将光学涡旋的轨道角动量作为编码自由度,实现了10维轨道角动量复用全息。然后将椭圆光学涡旋的椭圆度作为编码自由度,实现了4维椭圆度加密全息。最后将轨道角动量和椭圆度同时作为编码自由度,实现了20维椭圆度加密轨道角动量复用全息。实验结果表明,椭圆光学涡旋的椭圆度作为全息加密的编码自由度,提升了全息加密的容量。3.实现了基于椭圆度复用的动态全息解密。首先实现了全息显示和动态全息显示。然后将椭圆光学涡旋的椭圆度作为全息加密的编码自由度,将目标信息加密到不同椭圆度通道中,使用迭代算法编码计算得到了椭圆度复用全息图。最后将携带不同椭圆度的椭圆光学涡旋作为入射光束,实现了对目标光场的动态解密。实验结果表明,以椭圆度为编码自由度的动态全息解密具有更好的集成性、复用性及安全性。