[發明專利]基于飛秒激光制備高容量彩碼實現信息存儲及加密的方法

在審

• 申請號: 202110025967.5
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112846490A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 王文君;孫小云;梅雪松;陳玉虎;張祎霖;運俠倫
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K26/082
• 分類號: B23K26/082;B23K26/0622;B23K26/70
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種基于飛秒激光制備高容量彩碼實現信息存儲及加密的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采用厚度為2mm的鈦合金TC4金屬片或在玻璃基底上依次沉積了100nm的Ti和20nm的Au的金屬膜作為加工對象；

2)搭建光路，飛秒激光器(1)輸出光依次經過半波片(2)、格蘭泰勒棱鏡(3)、半波片(4)、擴束鏡(5)和小孔光闌(6)，最后經過二軸掃描振鏡系統(7)聚焦到剪式升降臺(8)上，飛秒激光器(1)和二軸掃描振鏡系統(7)和電腦連接；

3)利用電腦調節飛秒激光器(1)輸出激光，激光波長為1030nm，脈寬為240fs，重復頻率為1-200kHz可調，最大單脈沖能量為200μJ；

4)將樣品固定在剪式升降臺(8)加工工位上，調節激光能量和掃描速度，在樣品上獲得飛秒激光氧化著色或激光誘導周期性表面結構，作為高容量彩碼，飛秒激光制備的參數為：

鈦合金TC4：激光能量250-300mW，掃描速度20-100mm/s，重復頻率200kHz，掃描間距5μm；

Ti/Au金屬膜：激光能量400-500mW，掃描速度100-450mm/s，重復頻率200kHz，掃描間距5μm。

2.根據權利要求1所述的一種基于飛秒激光制備高容量彩碼實現信息存儲及加密的方法，其特征在于：所述的鈦合金TC4材料的組成為Ti-6Al-4V，含鈦(Ti)余量，鐵(Fe)≤0.30，碳(C)≤0.10，氮(N)≤0.05，氫(H)≤0.015，氧(O)≤0.20，鋁(Al)5.5～6.8，釩(V)3.5～4.5。

3.根據權利要求1所述的一種基于飛秒激光制備高容量彩碼實現信息存儲及加密的方法，其特征在于：高容量彩碼是將二維碼數據區中的二進制數據轉換為四進制數據，并且分別用四種顏色表示四種四進制數字來實現，同時設置校驗碼作為補足碼；在讀取時，通過計算除校驗碼外不同顏色數據的個數與校驗碼是否匹配來判斷是否有數據丟失或誤讀。

4.根據權利要求3所述的一種基于飛秒激光制備高容量彩碼實現信息存儲及加密的方法，其特征在于：高容量彩碼的激光著色的方法之一是以激光作為熱源，使被照射到的金屬表面在空氣或氧氣環境下生成一層透明或半透明氧化薄膜，當光源照射時就會由于薄膜干涉顯現出特定的顏色，通過激光誘導氧化鈦合金表面得到了黑色、藍色、紫色及黃色。

5.根據權利要求3所述的一種基于飛秒激光制備高容量彩碼實現信息存儲及加密的方法，其特征在于：高容量彩碼的激光著色的另一種方法就是通過改變激光的偏振方向得到不同區域的不同方向的波紋，由于顏色的種類取決于光源的入射角，通過調節不同區域光源的入射角實現不同區域的不同顏色的顯示，從而實現高容量彩碼的顯示。