[發(fā)明專利]實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011611400.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112733343B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭國興;彭暢;戴琦;李子樂;鄧聯(lián)貴
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06T1/00;G06F111/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 羅敏清

1.一種實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：構(gòu)建超表面陣列，所述超表面陣列包括周期性排布地多個納米磚結(jié)構(gòu)單元，每個納米磚結(jié)構(gòu)單元包括基底工作面以及設(shè)置在基底工作面上的納米磚；

S2：優(yōu)化仿真獲得多組尺寸參數(shù)的納米磚結(jié)構(gòu)單元的反射光譜，并根據(jù)反射光譜計算得到其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)色；

S3：設(shè)計目標(biāo)彩色圖像，根據(jù)目標(biāo)彩色圖像的顏色分布從步驟S2中納米磚結(jié)構(gòu)單元的多組尺寸參數(shù)中選擇結(jié)構(gòu)色符合要求的幾組尺寸參數(shù)作為備選尺寸參數(shù)；

S4：根據(jù)目標(biāo)彩色圖像各像素點的顏色從步驟S3的備選尺寸參數(shù)中找到各像素點對應(yīng)的納米磚結(jié)構(gòu)單元對應(yīng)的尺寸參數(shù)；

S5：設(shè)計待疊加在目標(biāo)彩色圖像上的水印圖像，在步驟S4的基礎(chǔ)上將無水印疊加的像素點對應(yīng)的納米磚結(jié)構(gòu)單元的納米磚轉(zhuǎn)向角設(shè)為α，將有水印疊加的像素點對應(yīng)的納米磚結(jié)構(gòu)單元的納米磚轉(zhuǎn)向角設(shè)為α±90°，從而獲得所需的超表面彩色納米印刷器件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法，其特征在于，以平行于所述工作面的兩條邊的方向分別設(shè)為x軸和y軸建立xoy坐標(biāo)系，所述納米磚上與工作面平行的面上具有長軸L和短軸W，所述納米磚轉(zhuǎn)向角為所述納米磚的長軸L與x軸的夾角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法，其特征在于，所述納米磚結(jié)構(gòu)單元的尺寸參數(shù)包括所述納米磚的長軸L、短軸W和高H以及所述基底工作面邊長P的尺寸，且長軸L與短軸W不相等。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法，其特征在于，在步驟2進行仿真優(yōu)化時，將納米磚結(jié)構(gòu)單元的高H以及基底工作面邊長P的尺寸固定，以工作波長下的白光入射納米磚結(jié)構(gòu)單元并采用電磁仿真軟件對納米磚的長軸L和短軸W的尺寸進行掃描。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法，其特征在于，步驟S2中納米磚結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)色計算方法為：

采用白光光源入射納米磚結(jié)構(gòu)單元，設(shè)照明光源的相對光譜功率分布為S(λ)，納米磚光譜反射比為ρ(λ)，則顏色刺激函數(shù)為：

CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值為歸一化系數(shù)定義為將照明光源的Y值調(diào)整到100：

由此可計算納米磚結(jié)構(gòu)單元產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色的顏色三刺激值：

將上述三刺激值轉(zhuǎn)換到CIE 1931 RGB系統(tǒng)中表示為：

即可計算出各尺寸參數(shù)的納米磚結(jié)構(gòu)單元對應(yīng)結(jié)構(gòu)色的R、G、B值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法，其特征在于，超表面彩色納米印刷器件的工作光源為白光，工作波長為400nm-750nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法，其特征在于，所述基底工作面為正方形，基底工作面的邊長與相鄰納米磚中心點之間的間距相等。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法得到的超表面彩色納米印刷器件。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實現(xiàn)可重構(gòu)水印的超表面彩色納米印刷器件的設(shè)計方法得到的超表面彩色納米印刷器件，其特征在于，以一非偏振白光入射超表面彩色納米印刷器件時，反射顯示未疊加水印的目標(biāo)彩色圖像；當(dāng)以一沿?zé)o水印區(qū)域的納米磚長軸方向偏振的白光入射超表面彩色納米印刷器件時，反射顯示疊加水印的目標(biāo)彩色圖像。