[發明專利]基于多光譜的超表面熱輻射信息加載、讀取裝置和方法

有效

• 申請號: 202010029726.3
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111488749B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 易飛;李君宇;黎錦釗
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06K7/10;G06K7/12;G01J5/00;G01J5/08;G02B5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種基于多光譜的超表面熱輻射信息加載、讀取裝置和方法，屬于微納光學領域，加載裝置包括：自下而上依次分布的金屬背板、絕緣層和光學天線陣列；金屬背板、絕緣層和光學天線陣列共同構成頻率選擇性超表面吸收體；光學天線陣列分布有呈陣列分布的多種天線簇，且各種天線簇橫向特征尺寸不同，使頻率選擇性超表面吸收體發射不同波長的電磁波，將彼此獨立的圖像信息分別加載到橫向特征尺寸不同的光學天線陣列上，并將加載的信息調制到其發射的不同波長的電磁波波長維度中。本發明裝置將不同類別的信息加載到不同波長的長波紅外熱輻射上，載體信息容量和保密性增加；只需要選擇相應的濾光片就能將信息讀出，操作簡單。

技術領域

本發明屬于微納光學領域，更具體地，涉及一種基于多光譜的超表面熱輻射信息加載、讀取裝置和方法。

背景技術

信息加載及讀取是人類生活、社會生產的關鍵技術，與人類的工作和生活息息相關。不同的信息加載和讀取方法為信息傳輸提供了更多的可能性。隨著社會的發展，信息加載的應用場景越來越廣，性能要求也越來越高，研究信息加載方法、裝置及所加載的信息具有重要的意義。隨著大數據時代的到來，增加載體信息容量以及提高信息的保密度是一種迫切的需求。

將不同信息加載到不同波長上是一種常見的拓展載體信息容量以及增加保密的程度的方法。在常見的可見光波段上，不同的波長對應的是不同的顏色。受色盲檢測圖的啟發：使用不同顏色的筆將不同的信息寫在同一張紙的相同位置，信息間彼此重疊不僅能增加信息的保密性，同時還能增加信息容量。信息讀取階段，只需要在紙張前放置相應的窄帶濾光片便可將某一類信息完好地解讀出來，這是一種典型的多光譜信息加載技術。基于多光譜的信息加載方式不僅能提高信息的保密性，同時還增加載體的信息容量，而且信息讀取過程簡單。

但是基于可見光多光譜信息加載技術存在以下不足：1、信息讀取過程需要使用光源主動照明，且受光源影響大，光源選擇錯誤會使得信息讀取信噪比降低，使得讀取信息發生錯誤甚至完全不能讀出。2、工作在可見光波段下，工作波段單一，只需要使用手機拍攝，并進行簡單的數字顏色濾波后就能將信息度讀出，保密性比較差。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于多光譜的超表面熱輻射信息加載、讀取裝置和方法，其目的在于提高加載信息的保密性，同時提高加載的信息容量。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于多光譜的超表面熱輻射信息加載裝置，包括：自下而上依次分布的金屬背板、絕緣層和光學天線陣列；

金屬背板、絕緣層和光學天線陣列共同構成頻率選擇性超表面吸收體；

光學天線陣列分布有呈陣列分布的多種天線簇，且各種天線簇的橫向特征尺寸不同，使頻率選擇性超表面吸收體發射不同波長的電磁波；

頻率選擇性超表面吸收體，用于將彼此獨立的各類圖像信息分別加載到橫向特征尺寸不同的光學天線陣列上，并將加載的信息調制到其發射的不同波長的電磁波波長維度當中。

進一步地，橫向特征尺寸相同的天線簇對應的頻率選擇性超表面吸收體在8-14μm波長范圍內只發射一種波長電磁波；通過調整天線簇的橫向特征尺寸調整頻率選擇性超表面吸收體的發射波長。

進一步地，天線簇橫向特征尺寸L與頻率選擇性超表面吸收體發射波長越長λ滿足以下關系：

λ＝(n_絕緣層+1)*L

其中，n_絕緣層為絕緣層折射率。

進一步地，絕緣層材料為：硅、鍺或氮化硅。

進一步地，金屬背板和光學天線陣列材料為金、銀、鋁、鐵、銅、鎳或鉻。

進一步地，上述裝置還包括襯底；所述襯底用于支撐上述頻率選擇性超表面吸收體。