[发明专利]一种将防伪底纹图案与空频复用超表面图像复用的方法

说明书

本发明公开了一种将防伪底纹图案与空频复用超表面图像复用的方法，该方法利用具有偏振片功能的超表面，可对入射线偏振光的偏振态和强度进行调控，结合马吕斯定理可获得双通道的纳米印刷图像的显示，其中一条通道用于显示基于空频复用的混合图像，该混合图像在不同截止频率下可提取不同的图像信息，从而可将该方法拓宽至三通道的复用。本发明提供了一种新的信息复用的方式，加入防伪底纹图案可广泛应用于高端产品的防伪等领域。

技术领域

本发明属于微纳光学技术领域，尤其涉及一种将防伪底纹图案与空频复用超表面图像复用的方法。

背景技术

超表面作为二维平面材料具有超薄的亚波长结构并且可精确地操控电磁场的相位、振幅以及偏振态等，近年来由于各类器件设备小型化、微型化的发展趋势，超表面以其优越的性能备受研究者们关注。利用超表面特殊的电磁特性并结合一些控制方式可实现很多有趣的功能，例如，利用超表面对线偏振光的偏振态的调控实现图像信息的复用，通过改变入射线偏振光的偏振态实现透镜无像差的双档变焦功能等等。将基于偏振控制的信息复用与空频复用相结合不仅会拓宽信息复用的通道，而且还增加了信息验证的方式，将其应用于图像防伪或信息加密时可大大增加其安全性能，这将在未来具有很好的应用发展前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种将防伪底纹图案与空频复用超表面图像复用的方法，具有偏振片功能的超表面可对入射线偏振光的偏振态进行调控，结合马吕斯定理，在光的出射端通过旋转检偏器便可在两个特定的检偏角度处获得双通道的纳米印刷图像的显示。将其中一条通道用于显示二值的防伪底纹图案，另一条通道显示基于空频复用的混合图像，该混合图像在不同截止频率的滤波器滤波后可提取出不同的图像信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种将防伪底纹图案与空频复用超表面图像复用的方法，线偏振光入射于具有偏振片功能的超表面，在出射方向通过转动检偏器获得两条通道，分别在近场显示一幅具有高分辨率的连续灰度混合图像和一幅二值防伪底纹图案，所述的混合图像在高频域和低频域可提取出两幅不同的图像信息，所述的超表面由透明基底和刻蚀在基底上的纳米砖阵列构成。

按上述技术方案，超表面采用银-二氧化硅的材料结构，顶层的银用以刻蚀纳米砖阵列，底层二氧化硅作为透明基底。

按上述技术方案，透明基底可划分为多个纳米单元结构的工作面且其边长为C，每个纳米单元结构均由一个正方形的工作面和刻蚀于该工作面上的一个纳米砖构成，纳米砖的结构尺寸长L、宽W、高H根据入射光波长优化得到，且均为亚波长级。以纳米单元结构工作面的直角边为X轴和Y轴建立坐标系，纳米砖长边为长轴、短边为短轴，纳米砖的长轴与X轴夹角θ为纳米砖的转向角。

按上述技术方案，纳米单元阵列中每个纳米单元结构都等效于一个理想偏振片，当一束线偏振光通过纳米单元结构和检偏器时，其出射光的琼斯矩阵可表示为：

结合马吕斯定理，出射光的光强可表示为：

其中，I₀为入射线偏振光的强度，θ为所述纳米砖的转向角，α₂为检偏器的检偏方向，α₁为入射线偏振光的偏振方向，当入射线偏振光的偏振方向一定，可通过改变θ的大小来实现任意的灰度调制，并且可通过旋转检偏器改变检偏器的检偏方向来获得不同通道的信息。

按上述技术方案，所述的连续灰度混合图案，分别由两幅不同的图像提取其高频信息和低频信息并将这两个空间频域的分量叠加而产生，利用特定截止频率的高通滤波器和低通滤波器，从所述的混合图像中重新获得高频分量或低频分量所对应的图像。

按上述技术方案，当线偏振光入射所述的超表面时，其光强和偏振方向均被调制后作为反射光出射，通过对纳米砖阵列的转向角分布进行设计，可以使所述的具有高分辨率的连续灰度混合图像在近场显示。