[發明專利]基于幾何相位超表面全息的光學信息隱藏方法

有效

• 申請號: 201811037258.3
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109270815B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 鄧娟;鄭國興;何桃桃;鄧聯貴;李子樂;陶金;武霖;劉子晨;毛慶洲
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G02B5/32
• 分類號: G02B5/32;G03H1/00;G02B27/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

1.一種基于幾何相位超表面全息的光學信息隱藏方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1.構造混合圖像

對于兩幅圖像，基于人眼觀察目標的特性和圖像的頻率信息，選取每個圖像指定頻率范圍內的信息，并將其進行疊加得到混合圖像；混合圖像式中為待隱藏的圖像l₁經過低頻濾波器濾波后的部分，為圖像l₂經過高通濾波器濾波后的部分；所述高通濾波器和低通濾波器都選用高斯濾波器；

步驟2.基于混合圖像的超表面全息設計

基于工作波長λ，采用電磁仿真軟件，以圓偏光垂直照射納米磚單元基本結構，優化設計出反射交叉偏振轉化效率高、反射同向偏振轉化效率低的納米磚單元結構參數：單元尺寸C、納米磚的高度H、長度L、寬度W；把構造的混合圖像選為全息的目標影像，進行超表面全息設計；首先選取工作波長為633nm，然后，針對該波長，采用電磁仿真軟件對硅納米磚單元的結構參數進行仿真，仿真以左旋圓偏光垂直入射、以反射的右旋圓偏光的轉化效率作為優化對象，掃描單元結構尺寸C、納米磚長度L、寬度W，以獲得最佳參數，在對應的中心波長633nm處實現交叉偏振的高效率轉化、且同時實現同向偏振的有效抑制；

將混合圖像作為超表面陣列的目標全息圖像，用G-S算法進行相位優化；

步驟3.獲得光學信息隱藏器件

基于步驟2的設計，將優化后的單個納米磚單元進行排列，即構建出能光學信息隱藏的超表面陣列結構，僅僅通過改變觀測距離便可以實現圖像的隱藏和獲取，

其中，所述超表面陣列采用反射式的SOI材料，三層結構分別為晶體硅納米磚，二氧化硅層，和晶體硅基底；所述二氧化硅層的厚度為2000nm，頂層硅高度為220nm。

2.根據權利要求1所述的基于幾何相位超表面全息的光學信息隱藏方法，其特征在于：

其中，在步驟1中，為了保證信息隱藏的安全性和可用性，需要在設定高通濾波器的高斯核σ^high和低通濾波器的高斯核σ^low時進行參數權衡，首先對混合前的各圖像分別進行頻譜分析，以1/2增益值對應的頻率為初始值，然后結合人眼視覺對比敏感度對參數進行微調。

3.根據權利要求1所述的基于幾何相位超表面全息的光學信息隱藏方法，其特征在于：

其中，所述超表面陣列為周期性排列的納米磚陣列結構，每一個周期包含多個均勻分布、尺寸相同、朝向不同的納米磚。

4.根據權利要求3所述的基于幾何相位超表面全息的光學信息隱藏方法，其特征在于：

其中，建立所述硅納米磚單元的工作面坐標系，x軸方向和y軸方向分別與介質基底的兩組邊平行，所述納米磚單元在x軸方向和y軸方向的周期d_x、d_y分別為d_x＝mλ/[2tan(θ_x/2)]，d_y＝nλ/[2tan(θ_y/2)]，式中θ_x和θ_y分別表示目標全息圖像在x軸方向和y軸方向的投影角度，m和n分別表示目標全息圖像在x軸方向和y軸方向的像素數。