[发明专利]一种全息元件的构造方法、加解密方法、全息元件及装置

权利要求书

1.一种全息元件的构造方法，其特征在于，其包括：

将至少二幅特征图像叠加得到的混合频率信息图像作为目标影像，每幅特征图像包含对不同的原始图像进行高通滤波处理后得到的高频信息或者进行低通滤波处理后得到的低频信息；

根据目标影像和选定的偏振光的工作波长，优化设计几何相位超表面全息元件，在全息再现影像的指定观测距离上观测到所述特征图像；

所述滤波处理的截止空间频率为：f₀＝f_1/2+Δ，其中，f₀为截止空间频率，f_1/2为所述原始图像的频谱分析结果中1/2增益值对应的空间频率，Δ为预定的空间频率调整范围；

所述指定观测距离根据所述全息再现影像的大小、所述截止空间频率和视觉对比敏感度函数确定；其中，当所述全息再现影像的大小以及所述截止空间频率确定时，根据视觉对比敏感度函数得到人眼所能接收到的总信息量，以确定所述指定观测距离。

2.如权利要求1所述的全息元件的构造方法，其特征在于：所述高通滤波和低通滤波均为高斯滤波。

3.如权利要求1所述的全息元件的构造方法，其特征在于：所述偏振光为左旋圆偏振光、右旋圆偏振光或者线性偏振光。

4.如权利要求1所述的全息元件的构造方法，其特征在于：所述全息元件包括基底层以及基底层上的纳米单元阵列；

所述全息元件的优化设计方法包括：

采用电磁仿真法优化所述全息元件的结构参数；

采用G-S优化算法确定所述全息元件的相位分布，使得具有所述工作波长的偏振光垂直入射全息元件时，出射光形成所述全息再现影像；

根据相位分布确定所述纳米单元阵列的排列方式。

5.如权利要求1所述的全息元件的构造方法，其特征在于：所述原始图像包括字符、图案和几何图形中的至少一种。

6.一种全息元件，其特征在于，其包括：

基底层；

纳米单元阵列，其包括由多个排列在基底层上的纳米单元形成的纳米单元阵列，纳米单元阵列是根据目标影像以及选定的偏振光的工作波长优化设计得到的，当具有工作波长的偏振光垂直入射纳米单元阵列时，在全息再现影像的指定观测距离上观测到目标影像中的特征图像；

其中，所述目标影像为至少二幅特征图像叠加得到的混合频率信息图像，每幅特征图像包含对不同的原始图像进行高通滤波处理后得到的高频信息或者进行低通滤波处理后得到的低频信息；

所述滤波处理的截止空间频率为：f₀＝f_1/2+Δ，其中，f₀为截止空间频率，f_1/2为所述原始图像的频谱分析结果中1/2增益值对应的空间频率，Δ为预定的空间频率调整范围；

所述指定观测距离根据所述全息再现影像的大小、所述截止空间频率和视觉对比敏感度函数确定；其中，当所述全息再现影像的大小以及所述截止空间频率确定时，根据视觉对比敏感度函数得到人眼所能接收到的总信息量，以确定所述指定观测距离。

7.如权利要求6所述的全息元件，其特征在于：所述纳米单元为柱形结构，柱形结构的横截面为矩形或者椭圆。

8.如权利要求7所述的全息元件，其特征在于：所述纳米单元为纳米砖单元，纳米砖单元的材料为晶体硅，所述基底层包括晶体硅基底以及晶体硅基底上的二氧化硅衬底。

9.一种基于权利要求6所述的全息元件的加密方法，其特征在于，其包括：

选定偏振光的类型，以具有工作波长的偏振光垂直入射所述全息元件，在全息再现影像的不同观测距离上记录观测到的特征图像，以建立偏振光的类型、观测距离和特征图像之间的映射关系；

使用特征图像对机密信息进行编码后得到编码表；

根据特征图像，在映射关系中查找对应的偏振光的类型和观测距离并生成密钥。