[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

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，先采用鈦合金TC4金屬片或在玻璃基底上依次沉積了Ti和Au的金屬膜作為加工對象；然后搭建光路，利用電腦調節飛秒激光器輸出激光，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；再將樣品固定在剪式升降臺加工工位上，調節激光能量、掃描速度和掃描間距，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；高容量彩碼通過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彩碼，同時設置校驗碼作為補足碼；本發明增加了信息的存儲密度，并實現了信息的加密。

技術領域

本發明屬于激光圖案制造技術領域，特別涉及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。

背景技術

隨著互聯網技術和智能設備的飛速發展，信息的傳播和識別成為現代社會必不可少的一項技術，目前二維碼已成為一種應用非常廣泛的產品標識和信息追溯方法。但是隨著現代社會的信息爆炸，需要增加二維碼的尺寸或增加信息密度來容納更多的信息，然而對于尺寸相對較小的部件并沒有辦法提供足夠的空間來容納尺寸較大的二維碼。為了解決二維碼的信息容量與尺寸之間的矛盾，需要對傳統的二維碼進行改進；同時為了避免或盡量減少標記處理對產品性能的影響，最好的方法是增加數據密度。因此人們提出了彩碼，即添加顏色為新的一維，這樣在保持原有二維碼尺寸不變的情況下，彩碼可以包含更多的信息。與傳統的二維碼相比，彩碼引入了更多的維度來表達信息，大大增加了信息存儲密度。

目前，彩碼的應用主要集中在印刷和電子顯示領域，但在直接零件標識領域的應用較少。激光加工由于其對材料的選擇無限制，效率高且靈活性高的特性，目前已經廣泛應用在了各個領域；飛秒激光由于其冷加工的優勢更加適合特殊零部件的加工。但是還沒有發現利用飛秒激光氧化著色和激光誘導周期性表面結構制備高容量彩碼來實現信息的存儲及加密的相關文獻公開。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供了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，增加了信息的存儲容量，并實現了信息的加密。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

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，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。

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。