[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于超表面材料的三重光學(xué)加密方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210334313.5
• 申請(qǐng)日: 2022-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114692183A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧娟;鄢波;高凡;蔡萍根;陳乃波;呂斌;李蕓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F21/60
• 分類(lèi)號(hào): G06F21/60;G02F1/01
• 代理公司: 杭州浙科專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 龔如朝

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于超表面材料的三重光學(xué)加密方法，它以超表面起偏器為載體，超表面由多個(gè)尺寸相同、轉(zhuǎn)角不同的納米磚結(jié)構(gòu)單元陣列于一平面上構(gòu)成，將陣列中每個(gè)納米磚結(jié)構(gòu)單元都等效為一個(gè)起偏器，設(shè)計(jì)構(gòu)建兩種具有不同解密難度等級(jí)的出射光強(qiáng)度調(diào)制函數(shù)，分別編碼偽裝信息和真實(shí)信息。本發(fā)明在光學(xué)加密技術(shù)中引入偽裝信息的概念，與真實(shí)信息設(shè)置在不同的解碼難度，可提升加密的安全性。本發(fā)明方法不僅具有很強(qiáng)的原創(chuàng)性和新穎性，而且還具有擴(kuò)展性，由于設(shè)計(jì)方法巧妙，所用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此非常易于擴(kuò)展到其他波段和光學(xué)平臺(tái)。此外由于超表面體積小、重量輕、可高度集成，因此本發(fā)明也非常適合于未來(lái)小型化、微型化、便攜式光學(xué)加密技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納光學(xué)和偏振光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超表面材料的三重光學(xué)加密方法。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們幾乎一切都與互聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)。因此無(wú)論是現(xiàn)在還是在不久的將來(lái)，信息安全和認(rèn)證都極具挑戰(zhàn)性。一個(gè)提高安全性的通用方法就是信息加密技術(shù)。在眾多加密技術(shù)中，光學(xué)加密技術(shù)由于具有多維密鑰空間、天然的快速并行處理大容量的數(shù)據(jù)，多種調(diào)控自由度等優(yōu)勢(shì)，得到越來(lái)越多人的重視。超表面材料作為一種人造的、強(qiáng)大的二維平面結(jié)構(gòu)材料，為光學(xué)信息加密提供了一種新的實(shí)現(xiàn)途徑。基于超表面材料的光學(xué)加密技術(shù)，如超表面全息術(shù)，超表面納米印刷術(shù)等，極大的豐富了光學(xué)加密的研究?jī)?nèi)涵。本發(fā)明基于超表面材料，提出了一種新的三重光學(xué)加密技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于超表面材料的三重光學(xué)加密方法。本發(fā)明通過(guò)排布相同尺寸的多個(gè)納米磚結(jié)構(gòu)單元的轉(zhuǎn)向角，可以在一片超表面上同時(shí)編碼一幅灰度均勻圖像、一幅連續(xù)灰度圖和一副二值圖。其中灰度均勻圖像和連續(xù)灰度圖為預(yù)設(shè)的偽造信息，另一幅二值圖為真實(shí)的信息。偽造信息和真實(shí)信息具有不同的解碼難度，因此可以保證即便偽造信息被解密，真實(shí)信息仍然安全。預(yù)設(shè)的第二偽造信息，也被隱藏在第一偽造信息中，需要秘鑰才能解密。因此，真實(shí)信息被三重加密，具有很高的安全性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于超表面材料的三重光學(xué)加密方法，超表面由多個(gè)尺寸相同的納米磚結(jié)構(gòu)單元陣列于一平面上構(gòu)成，將陣列中每個(gè)納米磚結(jié)構(gòu)單元都等效為一個(gè)起偏器，以超表面的納米磚起偏器為載體，當(dāng)光垂直入射至超表面或者在光路中引入濾光片時(shí)，由于多個(gè)納米磚具有相同尺寸(即超表面的多個(gè)納米磚具有相同尺寸)，僅能看到一片強(qiáng)度均勻的圖像，這就構(gòu)成了第一偽裝信息；在入射光路中引入濾光片的同時(shí)，還可以引入起偏器來(lái)構(gòu)建第一出射光強(qiáng)度調(diào)制函數(shù)，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(jìn)一步構(gòu)建第二出射光強(qiáng)度調(diào)制函數(shù)，用于編碼真實(shí)信息。由此設(shè)計(jì)構(gòu)建出的兩種偽裝信息和一種真實(shí)現(xiàn)象具有不同解密難度等級(jí)，且真實(shí)信息被編碼在最高解碼難度中，因此可以實(shí)現(xiàn)三重加密。

進(jìn)一步地，所述第一偽裝信息為灰度均勻圖像，第二偽裝信息可以為灰度圖像或二值圖像，真實(shí)信息為二值圖像。

超表面結(jié)構(gòu)由透明基底和沉積在其上的納米磚陣列構(gòu)成。當(dāng)直接觀(guān)測(cè)超表面時(shí)，只能看到一片均勻的灰度，沒(méi)有任何信息，這就構(gòu)成了第一偽裝信息。當(dāng)在光路中加入一個(gè)濾光片和一個(gè)起偏器，并將起偏器轉(zhuǎn)動(dòng)到特定位置，可借助放大系統(tǒng)，在超表面材料結(jié)構(gòu)的表面，觀(guān)察到另一個(gè)偽造信息。即便在[0,180°]的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)起偏器，也觀(guān)察不到真實(shí)信息。只有在出射光路中再加入一個(gè)檢偏器，并且同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)起偏器和檢偏器到特定的角度，才能觀(guān)察到真實(shí)信息。

所述納米磚結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)單元的轉(zhuǎn)向角為θ，θ取值范圍為[0,180°]；所述透明基底沉積有納米磚的一面為邊長(zhǎng)為C的正方形工作面，邊長(zhǎng)C為亞波長(zhǎng)級(jí)；所述納米磚長(zhǎng)L、寬W和高H均為亞波長(zhǎng)級(jí)；所述L、W和H根據(jù)選定的入射光波長(zhǎng)通過(guò)電磁仿真優(yōu)化得到；以單元結(jié)構(gòu)直角邊為x軸和y軸建立xoy坐標(biāo)系，納米磚長(zhǎng)邊為長(zhǎng)軸、短邊為短軸，納米磚的長(zhǎng)軸與x軸夾角為納米磚的轉(zhuǎn)向角θ。