Лазерный мир

Команде исследователей из Сингапурского университета технологии и дизайна (SUTD, Singapore University of Technology and Design) удалось совместить два подхода в одном, эффективно зашифровав несколько скрытых голографических рисунков в рамках одного, который выглядит как простой цветной QR-код, при использовании традиционных анти-контрафактных оптических маркировок, таких как микроскопические цветные отпечатки и голограммы.

Мультиплексированная (составная, многослойная) голографическая цветная печать, описанная в недавней статье Nature Communications, «Голографическая цветная печать для повышения оптической безопасности благодаря комбинированному управлению фазой и амплитудой», состоит из многослойных пикселей, которые эффективно перекрывают структурный элемент цвета (в форме тщательно созданных наноразмерных массивов столбиков) поверх фазовых пластин тщательно рассчитанной толщины, кодирующих голограммы посредством модуляции фазы света.

В сущности, авторы сообщают, что такая двухслойная конструкция способна контролировать как фазу, так и амплитуду света на уровне пикселей, причем фаза и амплитуда контролируются независимо на основе индивидуального строения пикселя. Благодаря контрольному слою амплитуды (длины волны) света, матрица пикселей может быть разработана для отображения в виде цветного изображения при некогерентном белом свете. Соответственно, при монохроматическом освещении красным, зеленым или синим лазером, нижний слой управления фазой света из той же матрицы пикселей RGB может быть спроектирован так, чтобы высвечивать три разных голограммы (каждая из которых отфильтрована через верхний слой цветового фильтра структуры).

Голографическая цветная печать (слева) состоит из цветных фильтров структуры, интегрированных поверх голограмм, кодирующих фазу света. Цветовые фильтры действуют как цветные пиксели в цветном изображении при белом свете, но также контролируют пропускание монохроматического лазерного излучения красного, зеленого и синего цветов, создавая различные голографические проекции, каждая из которых не зависит от цветного изображения и от других проекций.

Исследователи реализовали свою идею с помощью одинарного литографического процесса с помощью прямой трехмерной лазерной записи в фоторезисте, эффективно увеличивая различные высоты наностолбиков диаметром 0,4 мкм на фазовых пластинах различной толщины. Каждый отдельный пиксель размером 3 × 3 мкм2 содержал квадратную матрицу из нано-столбиков с рисунком с шагом 1 мкм.

Авторы сообщают, что, получая диэлектрический полимер с показателем преломления в видимой области от 1,54 до 1,58, этот процесс позволил им достичь полной 2-фазной модуляции для красного, зеленого и синего света путем простого изменения толщины нижней фазовой пластины в диапазоне 1,2 мкм.

В качестве подтверждения концепции исследователи сначала разработали двухцветный QR-код с разрешением 480 × 480 пикселей, размером всего 1,44 мм2, но способный хранить 2620-битное сообщение на уровне коррекции ошибок H. Код можно было считать в белом свете, используя сканнер QR-кода. Но поскольку каждый цветной пиксель QR-кода сам состоит из блока 4 × 4 цветных пикселей голограммы (с изменяющимися фазовыми пластинами под одним и тем же цветом структуры), один и тот же QR-код при красном и синем лазерном освещении проецирует два разных голографических рисунка (красная китайская печать и синяя марка Пенни Блэк), около 10 см в поперечнике на стене на расстоянии 1 м. Авторы сообщают, что при освещении в помещении даже лазерной указкой малой мощности оказалось достаточно для создания видимой проекции дальнего поля вдоль оси лазерного освещения.

Затем команда из SUTD увеличила количество цветовых фильтров структуры до 6, что позволило им создать полноцветное воспроизведение картины Луиджи Руссоло «Парфюм», хотя и при сокращении ее размеров до менее чем 1,5 мм2, в то же время мультиплексируя три отдельных голограммы в оттенках серого под красной, зеленой и синей подсветкой.

Шестицветная репродукция картины Луиджи Руссоло«Духи» (слева) в виде голографической цветной 480 × 480 пикселей печати размером 1,44 мм2, в которой три голограммы были мультиплексированы в проекции на стену на расстоянии 1м с размером 10см (справа). Оптическая микрофотография показывает структурированные пиксели и их массивы столбцов в ложных цветах.

В то время как цветные фильтры совместно формируют цветное изображение при белом свете, они также управляют пропусканием красного, зеленого и синего лазерных лучей через пиксели лежащих в основании мультиплексированных голограмм.

Поскольку управление фазой и амплитудой определяется целиком структурой (основой) на уровне пикселей, исследователи ожидают, что индивидуальные мастера, выполняющие наноразмерную 3D-печать, смогут кодировать целые мультиплексированные голографические цветные отпечатки в виде простых рельефных профилей поверхности, которые затем легко можно будет массово получить с помощью литографической нанопечати.

Сингапурский университет технологий и дизайна (SUTD) — www.sutd.edu.sg
10 января 2019 года // Julien Happich

Источник: http://www.eenewseurope.com/news/colour-microprints-project-multiple-authentication-patterns-under-laser-exposure