一种螺旋复用集成超表面元件、实时光学加密方法及系统技术方案

技术编号:24575608 阅读:28 留言:0更新日期:2020-06-21 00:20
本发明专利技术涉及一种螺旋复用集成超表面元件、实时光学加密方法及系统。该方法包括:制定密码信息表,所述密码信息表由发送者和接收者事先确定,所述密码信息表包含编码、全息几何图像以及对应的信息;获取微缩印彩色图像,所述微缩印彩色图像由所述发送者编辑确定;将把由光源和偏振方向组合而成的密钥编码到所述微缩印彩色图像中,得到加密的微缩印彩色图像;将所述加密的微缩印彩色图像添加至基于螺旋复用集成超表面元件的谐振腔中;通过电子设备扫描所述加密的微缩印彩色图像,得到全息几何图像信息和编码信息;根据所述全息几何图像信息和所述编码信息读取所述密码信息表中对应的信息,得到解密信息。本发明专利技术能够实现实时加密效果。

A spiral multiplexing integrated super surface element, real-time optical encryption method and system

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋复用集成超表面元件、实时光学加密方法及系统
本专利技术涉及微纳光学及光学加密领域,特别是涉及一种螺旋复用集成超表面元件、实时光学加密方法及系统。
技术介绍
光学加密具有多通道、高复杂度和艺术性的特点,已成为现代信息安全的重要手段之一。信息加密与防伪技术是当今信息安全领域的重要组成部分,光加密技术为信息安全领域的发展提出了独特的策略,保证了信息的多维性、复杂性、艺术性和完整性。与传统的光学加密方法相比,基于微/纳米光学的加密设备具有存储容量大、体积小、多样性和集成能力强等许多不可替代的优势。在各种微/纳米光学设备中,由亚波长单元结构组成的超表面已经成为一个特别强大调制光参数的平台,如振幅、相位、波长、偏振极化和混合参数的调制,从而提供了潜在的可能的信息加密、数据存储和光通信应用。在独立的超表面器件中,通常使用微缩印图像和全息作为两种独立的光学加密策略,这可以通过在纳米尺度上控制表面等离激元结构或全介电体结构来实现。为了加强光学信息安全,人们还探索了偏振、波长和空间自由度等参数,以实现多通道微缩印或全息加密装置。最近,人们尝试将缩微印刷品和全息术结合在一个设备上。然而,尽管全息术和微缩术的结合带来了加密尺寸的增加,但不同通道之间的串扰仍然是一个棘手的问题,而且设备一旦制作完成,发送方和接收方之间就不能重复传输。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种螺旋复用集成超表面元件、实时光学加密方法及系统,通过独立地控制螺旋复用集成超表面元件的入射光,能够具有微印、全息和螺旋度的加密维度,利用可编辑的微缩印彩色图像,发送者可以随时在线编辑二维码中的加密密钥,从而实现实时加密效果。为实现上述目的,本专利技术提供了如下方案:一种螺旋复用集成超表面元件,包括:由下至上依次排列的介质衬底、谐振腔、中间介质包覆层和螺旋复用纳米结构阵列,所述谐振腔包括由下至上依次排列的第一金属层、介质层和第二金属层。可选的,所述介质衬底采用石英衬底、玻璃衬底、氧化铝衬底或金刚石衬底。可选的,所述第一金属层和所述第二金属层采用银、铝或铬,所述第一金属层和所述第二金属层的厚度范围为10nm~70nm。可选的,所述中间介质包覆层的厚度范围为50nm~10um。可选的,所述螺旋复用纳米结构阵列采用金属,所述螺旋复用纳米结构列阵的形状为矩形、椭圆形、非对称十字架形、L形、非对称X形或非对称孔洞形,所述螺旋复用纳米结构阵列的高度范围为5nm~1500nm。一种基于螺旋复用集成超表面元件的实时光学加密方法,包括:制定密码信息表,所述密码信息表由发送者和接收者事先确定,所述密码信息表包含编码、全息几何图像以及对应的信息;获取微缩印彩色图像,所述微缩印彩色图像由所述发送者编辑确定;将把由光源和偏振方向组合而成的密钥编码到所述微缩印彩色图像中,得到加密的微缩印彩色图像;将所述加密的微缩印彩色图像添加至基于螺旋复用集成超表面元件的谐振腔中;通过电子设备扫描所述加密的微缩印彩色图像,得到全息几何图像信息和编码信息;根据所述全息几何图像信息和所述编码信息读取所述密码信息表中对应的信息,得到解密信息。可选的,所述全息几何图像由采用红光源、绿光源、蓝光源和两个偏振通道的激光在所述基于螺旋复用集成超表面元件的螺旋复用纳米结构阵列照射形成的图像。可选的,所述获取微缩印彩色图像,具体包括:获取微缩印彩色图像,所述微缩印彩色图像采用活码二维码或活码条形码。可选的,所述通过电子设备扫描所述加密的微缩印彩色图像,得到全息几何图像信息和编码信息,具体包括:通过手机扫描所述加密的微缩印彩色图像,得到全息几何图像信息和编码信息。一种基于螺旋复用集成超表面元件的实时光学加密系统,包括:密码信息表制定模块,用于制定密码信息表,所述密码信息表由发送者和接收者事先确定,所述密码信息表包含编码、全息几何图像以及对应的信息;图像获取模块,用于获取微缩印彩色图像,所述微缩印彩色图像由所述发送者编辑确定;加密图像制作模块,用于将把由光源和偏振方向组合而成的密钥编码到所述微缩印彩色图像中,得到加密的微缩印彩色图像;加密图像添加模块,用于将所述加密的微缩印彩色图像添加至基于螺旋复用集成超表面元件的谐振腔中;图像扫描模块,用于通过电子设备扫描所述加密的微缩印彩色图像,得到全息几何图像信息和编码信息;解密模块,用于根据所述全息几何图像信息和所述编码信息读取所述密码信息表中对应的信息,得到解密信息。根据本专利技术提供的具体实施例,本专利技术公开了以下技术效果:本专利技术提供一种螺旋复用集成超表面元件、实时光学加密方法及系统,通过独立地控制螺旋复用集成超表面元件的入射光,能够具有微印、全息和螺旋度的加密维度,利用可编辑的微缩印彩色图像,发送者可以随时在线编辑二维码中的加密密钥,从而实现实时加密效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术螺旋复用集成超表面元件的单元结构示意图;图2为本专利技术螺旋复用集成超表面元件的整体示意图;图3为本专利技术基于螺旋复用集成超表面元件的实时光学加密方法流程图;图4为本专利技术扫描电镜图;图5为本专利技术螺旋复用集成超表面元件的实时光学加密方法算法流程图;图6为本专利技术在显微镜下观察到的彩色图案;图7为本专利技术螺旋复用集成超表面元件实时光学加密方法的光学表征的仿真和实验结果图;图8为本专利技术螺旋复用集成超表面元件实时光学加密方法的光学加密解密原理;图9为本专利技术螺旋复用集成超表面元件实时光学加密方法的光学加密解密实施例;图10为本专利技术基于螺旋复用集成超表面元件的实时光学加密系统结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种螺旋复用集成超表面元件、实时光学加密方法及系统,通过独立地控制螺旋复用集成超表面元件的入射光,能够具有微印、全息和螺旋度的加密维度,利用可编辑的微缩印彩色图像,发送者可以随时在线编辑二维码中的加密密钥,从而实现实时加密效果。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术螺旋复用集成超表面元件的单元结构示意图。如图1所示,一种螺旋复用集成超表面元件包括:由下至上依次排列的介质衬底1、谐振腔2、中间介质包覆层3和螺旋复用纳米结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋复用集成超表面元件,其特征在于,包括:由下至上依次排列的介质衬底、谐振腔、中间介质包覆层和螺旋复用纳米结构阵列,所述谐振腔包括由下至上依次排列的第一金属层、介质层和第二金属层。/n

【技术特征摘要】
1.一种螺旋复用集成超表面元件,其特征在于,包括:由下至上依次排列的介质衬底、谐振腔、中间介质包覆层和螺旋复用纳米结构阵列,所述谐振腔包括由下至上依次排列的第一金属层、介质层和第二金属层。


2.根据权利要求1所述的螺旋复用集成超表面元件,其特征在于,所述介质衬底采用石英衬底、玻璃衬底、氧化铝衬底或金刚石衬底。


3.根据权利要求1所述的螺旋复用集成超表面元件,其特征在于,所述第一金属层和所述第二金属层采用银、铝或铬,所述第一金属层和所述第二金属层的厚度范围为10nm~70nm。


4.根据权利要求1所述的螺旋复用集成超表面元件,其特征在于,所述中间介质包覆层的厚度范围为50nm~10um。


5.根据权利要求1所述的螺旋复用集成超表面元件,其特征在于,所述螺旋复用纳米结构阵列采用金属,所述螺旋复用纳米结构列阵的形状为矩形、椭圆形、非对称十字架形、L形、非对称X形或非对称孔洞形,所述螺旋复用纳米结构阵列的高度范围为5nm~1500nm。


6.一种基于螺旋复用集成超表面元件的实时光学加密方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1-5任意一项所述的基于螺旋复用集成超表面元件,所述实时光学加密方法包括:
制定密码信息表,所述密码信息表由发送者和接收者事先确定,所述密码信息表包含编码、全息几何图像以及对应的信息;
获取微缩印彩色图像,所述微缩印彩色图像由所述发送者编辑确定;
将把由光源和偏振方向组合而成的密钥编码到所述微缩印彩色图像中,得到加密的微缩印彩色图像;
将所述加密的微缩印彩色图像添加至基于螺旋复用集成超表面元件的谐振腔中;
通过电子设备扫描所述加密的微缩印彩色图像,得到全息几何图像信息和编码信息;

【专利技术属性】
技术研发人员:胡跃强罗栩豪段辉高姜玉婷李苓宋强马国斌徐晓波
申请(专利权)人:深圳珑璟光电技术有限公司湖南大学湖南大学深圳研究院
类型:发明
国别省市:广东;44

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