[发明专利]一种螺旋复用集成超表面元件、实时光学加密方法及系统

说明书

本发明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。本发明能够实现实时加密效果。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明提供了如下方案：

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；