[發明專利]一種基于超表面材料的三重光學加密方法

在審

• 申請號: 202210334313.5
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114692183A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 鄧娟;鄢波;高凡;蔡萍根;陳乃波;呂斌;李蕓
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G02F1/01
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 龔如朝

1.一種基于超表面材料的三重光學加密方法，其特征在于超表面由多個納米磚結構單元陣列于一平面上構成，將陣列中每個納米磚結構單元都等效為一個起偏器，以超表面的納米磚起偏器為載體，當光垂直入射至超表面或者在光路中引入濾光片時，由于多個納米磚具有相同尺寸，僅能看到一片強度均勻的圖像，這構成第一偽裝信息；在入射光路中引入濾光片的同時，還引入起偏器來構建第一出射光強度調制函數，用于編碼第二碼偽裝信息；然后在出射光路中再引入檢偏器，可進一步構建第二出射光強度調制函數，用于編碼真實信息；由此設計構建出的兩種偽裝信息和一種真實現象具有不同解密難度等級，且真實信息被編碼在最高解碼難度中，實現三重加密。

2.如權利要求1所述的一種基于超表面材料的三重光學加密方法，其特征在于所述納米磚結構單元包括透明基底和納米磚，透明基底放置于所述平面上，納米磚沉積于透明基底上；納米磚結構單元的轉向角為θ，θ取值范圍為[0，π]；所述透明基底沉積有納米磚的一面為邊長為C的正方形工作面，邊長C為亞波長級；所述納米磚長L、寬W和高H均為亞波長級；所述L、W和H根據選定的入射光波長通過電磁仿真優化得到；以單元結構直角邊為x軸和y軸建立xoy坐標系，納米磚長邊為長軸、短邊為短軸，納米磚的長軸與x軸夾角為納米磚的轉向角θ；所述的透明基底為熔融石英玻璃材料，所述的納米磚的材料包括金、銀、鋁或硅。

3.如權利要求1所述的一種基于超表面材料的三重光學加密方法，其特征在于通過優化設計，能夠使得納米磚具有偏振分光的特性，即入射光波在工作波長通過納米磚時，偏振方向沿納米磚長軸的線偏振光發生反射或透射，或者偏振方向沿納米磚短軸的線偏振光發生反射或透射。

4.如權利要求1所述的一種基于超表面材料的三重光學加密方法，其特征在于所述光路中引入濾光片是用以過濾得到特定波長的入射光，所述光路中引入起偏器是用以將過濾得到特定波長的入射光轉換為線偏振光，該線偏振光的偏振方向記為α₁。

5.如權利要求4所述的一種基于超表面材料的三重光學加密方法，其特征在于偏振方向為α₁的線偏振光經過納米結構單元后，出射光強I₁能夠表示為：

I₁＝I₀[A²cos²(θ-α₁)+B²sin²(θ-α₁)]

其中，I₀為入射光強，A和B分別為納米磚長軸和短軸的復透射系數或者反射系數；當納米磚為起偏器，即A＝0、B＝1或者A＝1、B＝0時，通過設計入射線偏振光的偏振方向，以及設置入射強度I0取值，即可以實現出射光強調制函數為I₁＝sin²θ，這個函數用來編碼第二偽裝信息。

6.如權利要求4所述的一種基于超表面材料的三重光學加密方法，其特征在于在光路中引入的檢偏器的檢偏方向記為α₂，以入射強度為I₀、偏振方向為α₁的線偏振光依次入射納米磚結構單元以及檢偏方向為α₂的檢偏器，得到出射光強I₁與所述線偏振光的偏振方向α₁、納米磚轉向角θ以及檢偏器的檢偏方向α₂之間的函數關系：

并設置入射強度I₀為4，以及設置偏振方向α₁、檢偏方向α₂的角度為特定值，即可以實現出射光強調制函數為I₂＝cos²(2θ-45°)，這個函數用來編碼真實信息。

7.如權利要求1所述的一種基于超表面材料的三重光學加密方法，其特征在于所述第一偽裝信息為強度均勻圖像，第二偽裝信息為灰度圖像或二值圖像，真實信息為二值圖像。