[发明专利]一种全息防伪包装薄膜及其零级衍射光栅的制造方法

说明书

本发明公开了一种全息防伪包装薄膜及其零级衍射光栅的制造方法，属于全息防伪包装薄膜领域。该方法基于制定的能够实现光致变色红绿颜色的设计目标，获得光栅制备参数的多组解，进而通过蒙特卡洛模拟法进行允差分析，能够从多组解中选择在同等条件下，有更高的成品率和更低的制造成本的解，在筛选出最适于生产制造的一组光学结构参数的解之后，再通过灵敏度分析，找出其中对误差最敏感的参数，可以指导生产过程中的误差控制，即，生产过程中，应当重点关注误差灵敏度较高的参数的制造环节，对其误差控制要求更高。按照本发明的方法制备全息防伪包装的零级衍射光栅，能够在实际生产中提高成品率，降低制造成本。

技术领域

本发明属于全息防伪包装薄膜领域，更具体地，涉及一种光致变红绿色全息防伪包装薄膜的零级衍射光栅的制造方法。

背景技术

在可见光范围内使用的亚波长衍射光栅，其周期小于入射光波长，在入射角满足一定条件时，衍射光只有零级衍射光得以传播。理论计算和实际检测表明，亚波长衍射光栅的零级衍射效率随入射光方位角(入射面与光栅槽矢量的夹角)的变化具有对入射光波长的选择性，即在不同的方位角入射时，达到最大衍射效率的光波长是不同的。由于没有高级次衍射波，零级衍射波的衍射效率很高，所以应用在可见光波段时，用肉眼就可很容易的分辨出衍射光的颜色，当入射光的入射方位角变化时，可被观测到的光的波长(颜色)也不同，被称为光致变色特性；它在防伪技术上得到了重要应用，具有良好滤波特性的亚微米制作的防伪产品具有容易判别的特点和很好的防复制功能，其防伪效果可用肉眼观察也可以用仪器检测，同时具有一线和二线防伪能力，已经成为近年来发展起来的一种重要防伪手段。

张泽全，黄元申，张大伟，庄松林等“具有特定滤波特性的防伪用亚微米光栅的设计和制作”，仪器仪表学报，2008，29(12)：2642-2645.报道了一种零级衍射亚微米光栅设计，通过遗传算法，优化计算得到了光致变色红绿颜色的解(设计结果)，利用该设计结果的光栅从一个方向观察是红色的话，观察角度水平方向改变90度，看到的颜色变成了绿色。

王琦，“导模共振亚波长器件的机理及特性研究”，博士学位论文，上海理工大学；2012.对计算的结果做了误差分析，但仍难以判断几个不同设计结果的优劣，不足以满足实际需求。

上述方法均集中于设计结果的理论计算，缺乏设计结果的优劣比较及优化手段，因此难以在实际生产中获得较高的成品率并降低成本。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光致变红绿色全息防伪包装薄膜的零级衍射光栅的制造方法，其目的在于，通过对能够实现光致变红绿颜色的多组解，进行允差分析和灵敏度分析，从而确定最优解，即选取出成品率最高的光栅结构和配置参数，以及对应的制造误差，进而基于最优解进行全息防伪包装薄膜的零级衍射光栅的制造，提高产品成品率，由此解决现有技术难以判断设计结果优劣，不利于产业利用的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种光致变红绿色全息防伪包装薄膜的零级衍射光栅的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：获得多组满足设计目标的光栅的光学结构和配置参数Q的解：

Q＝[Λ，W，M，H，H₀，D，α]

其中，Λ-光栅的周期，W-线条顶部线宽，M-线条底部线宽，H-槽深，H₀-所覆盖膜层的厚度，D-槽的底部宽度，α-侧壁角；

设计目标如下：

①观察角度范围：25°～75°；

②入射角：60°；

③反射光方位角：

反射光方位角90°时，

在红光波段760nm～622nm衍射效率大于：99.5％；