[发明专利]一种基于超表面材料的三重光学加密方法

权利要求书

1.一种基于超表面材料的三重光学加密方法，其特征在于超表面由多个纳米砖结构单元阵列于一平面上构成，将阵列中每个纳米砖结构单元都等效为一个起偏器，以超表面的纳米砖起偏器为载体，当光垂直入射至超表面或者在光路中引入滤光片时，由于多个纳米砖具有相同尺寸，仅能看到一片强度均匀的图像，这构成第一伪装信息；在入射光路中引入滤光片的同时，还引入起偏器来构建第一出射光强度调制函数，用于编码第二码伪装信息；然后在出射光路中再引入检偏器，可进一步构建第二出射光强度调制函数，用于编码真实信息；由此设计构建出的两种伪装信息和一种真实现象具有不同解密难度等级，且真实信息被编码在最高解码难度中，实现三重加密。

2.如权利要求1所述的一种基于超表面材料的三重光学加密方法，其特征在于所述纳米砖结构单元包括透明基底和纳米砖，透明基底放置于所述平面上，纳米砖沉积于透明基底上；纳米砖结构单元的转向角为θ，θ取值范围为[0，π]；所述透明基底沉积有纳米砖的一面为边长为C的正方形工作面，边长C为亚波长级；所述纳米砖长L、宽W和高H均为亚波长级；所述L、W和H根据选定的入射光波长通过电磁仿真优化得到；以单元结构直角边为x轴和y轴建立xoy坐标系，纳米砖长边为长轴、短边为短轴，纳米砖的长轴与x轴夹角为纳米砖的转向角θ；所述的透明基底为熔融石英玻璃材料，所述的纳米砖的材料包括金、银、铝或硅。

3.如权利要求1所述的一种基于超表面材料的三重光学加密方法，其特征在于通过优化设计，能够使得纳米砖具有偏振分光的特性，即入射光波在工作波长通过纳米砖时，偏振方向沿纳米砖长轴的线偏振光发生反射或透射，或者偏振方向沿纳米砖短轴的线偏振光发生反射或透射。

4.如权利要求1所述的一种基于超表面材料的三重光学加密方法，其特征在于所述光路中引入滤光片是用以过滤得到特定波长的入射光，所述光路中引入起偏器是用以将过滤得到特定波长的入射光转换为线偏振光，该线偏振光的偏振方向记为α₁。

5.如权利要求4所述的一种基于超表面材料的三重光学加密方法，其特征在于偏振方向为α₁的线偏振光经过纳米结构单元后，出射光强I₁能够表示为：

I₁＝I₀[A²cos²(θ-α₁)+B²sin²(θ-α₁)]

其中，I₀为入射光强，A和B分别为纳米砖长轴和短轴的复透射系数或者反射系数；当纳米砖为起偏器，即A＝0、B＝1或者A＝1、B＝0时，通过设计入射线偏振光的偏振方向，以及设置入射强度I0取值，即可以实现出射光强调制函数为I₁＝sin²θ，这个函数用来编码第二伪装信息。

6.如权利要求4所述的一种基于超表面材料的三重光学加密方法，其特征在于在光路中引入的检偏器的检偏方向记为α₂，以入射强度为I₀、偏振方向为α₁的线偏振光依次入射纳米砖结构单元以及检偏方向为α₂的检偏器，得到出射光强I₁与所述线偏振光的偏振方向α₁、纳米砖转向角θ以及检偏器的检偏方向α₂之间的函数关系：

并设置入射强度I₀为4，以及设置偏振方向α₁、检偏方向α₂的角度为特定值，即可以实现出射光强调制函数为I₂＝cos²(2θ-45°)，这个函数用来编码真实信息。

7.如权利要求1所述的一种基于超表面材料的三重光学加密方法，其特征在于所述第一伪装信息为强度均匀图像，第二伪装信息为灰度图像或二值图像，真实信息为二值图像。