[发明专利]一种实现结构色和全息双重防伪的亚波长结构

说明书

本发明提供一种实现结构色和全息双重防伪的亚波长结构，包括至下而上的金属衬底、金属亚波长结构和介质保护层，其中介质保护层只有选用的金属材料易氧化才需要。通过金属亚波长结构激发的传播表面等离子共振和局部表面等离子共振的共同作用，得到超窄带圆偏振极化转换，实现高纯度色彩显示。通过旋转各向异性结构，可在不改变结构色彩的同时引入几何相位，交并结合计算全息编码可在远场得到完全不同的全息像。通过改变亚波长结构周期和尺寸，叉圆极化谱线峰值波长可覆盖整个光波段，从而实现全色彩显示。基于该结构的防伪技术可实现逐级排查，结构色易用初检验，全息用于终检验。本发明安全等级高，母版仿制门槛高、短时间无法仿制，结构简单。

技术领域

本发明涉及宽电磁波相位调控和频谱选择技术领域，特别涉及一种实现结构色和全息双重防伪的亚波长结构。

背景技术

从宽带光源把特定波长范围滤出即可出现结构色。由于结构色具有耐用性好、显示度好、易于观察等优势，在彩色显示、数字成像以及防伪技术中具有重要的应用价值。目前结构色方面的研究，是通过结构对光谱选择性透射、反射或者吸收来产生颜色，导致结构色器件只能利用光谱强度信息，而无法使用相位信息。利用计算全息技术，可将信息编码为相位或者振幅分布，再通过特定的光源可解码信息。全息技术具备信息容量大、保密性好等优点，在数据存储、投影显示及防伪技术等领域发挥重要作用。防伪技术，需要难以复制和仿制、成本合理、易于检验、安全等级高等要求。然而，单一结构色器件信息容量和安全等级受限，而单纯全息板检验方便比较复杂。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出实现结构色和全息双重防伪的亚波长结构，通过引入亚波长结构并对反射谱线和相位进行人为调制，可同时实现结构色和全息双重防伪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种实现结构色和全息双重防伪的亚波长结构，该器件至下而上包括金属衬底、金属亚波长结构和介质保护层，其中介质保护层只有选用的金属材料易氧化才需要；该类亚波长结构通过调节结构参数能在不同峰位处实现窄带圆偏振极化转换，从而得到高纯度彩色显示；通过利用计算全息编码技术得到不同颜色的相位分布，再根据相位分布结合旋转亚波长结构引入的几何相位，从而实现结构色和全息双重防伪。

其中，所述金属亚波长结构的厚度为d，其取值范围为d10δ₀，δ₀为金属的趋肤深度。

其中，所述金属亚波长结构的厚度为h，其取值范围为hλ₀/10，λ₀为交叉圆极化峰值波长。

其中，所述介质保护层的厚度为t，其取值范围为tλ₀/50，λ₀为交叉圆极化峰值波长。

其中，所述亚波长结构周期为p，取值范围为pλ，λ₀为交叉圆极化峰值波长，金属矩孔的长为l，其取值范围为p/2≦l≦p，金属矩孔的宽为w，其取值范围为wl。

本发明具有的有益效果在于：

本发明设计巧妙，结构简单，同一个结构，由结构色产生的近场图像和由全息产生的远场图像完全不同，可在不增加器件成本的同时提高信息容量和防伪安全等级。并且基于该结构的防伪技术可实现逐级排查，结构色易用初检验，全息用于终检验。本发明提供的亚波长结构实现的防伪技术具有安全等级高，母版仿制门槛高、短时间无法仿制，结构简单，可批量化生产，成本低等优势，有益于大规模推广。

附图说明

图1为本发明的单元结构示意图，其中，图1(a)为三维示意图，图1(b)为沿矩孔短轴方向的截面图，图1(c)为沿矩孔长轴方向的截面图；

图2为实施例1中本发明设计的三种单元结构的圆偏振转换效率和吸收率谱线，其中，图2(a)为圆偏振转换反射谱线，图2(b)为吸收率谱线；

图3为实施例1中本发明设计的近场图像；