Лазерный мир

Лазерная технология позволяет создавать уникальные многоцветные объемные метки, которые можно наносить прямо на изделия из металла ― например, на оборудование или запчасти ― и тем самым защищать их от подделок. Такие голограммы не сотрутся, при этом, чтобы нанести метки, потребуется минимум оборудования. Как отмечают авторы разработки, метод надежнее, чем нанесение классических голографических наклеек, и обойдется дешевле.

Чтобы защищать от подделок изделия из металла, сегодня используют специальные голографические наклейки ― защитные голограммы. Такие голограммы должны обладать определенным набором степеней защиты ― например, включать скрытые изображения и визуальные эффекты или быть разрушаемыми. Последнее свойство им придают за счет многослойности ― при попытке снять наклейку верхний слой разрушается и деформирует всю метку, поэтому ее нельзя использовать повторно. Но это работает не всегда: например, нагрев наклейку, можно бесследно открепить ее вместе с клеевым слоем.

Кроме того, сама технология изготовления голограмм на наклейках не обеспечивает уникальность. Голограммы делают методом тиснения с помощью мастер-матриц и производят сразу большими партиями. Создавать каждый раз новую матрицу для голограммы долго и дорого, поэтому уникальность обеспечивают топографическими методами ― например, наносят на наклейку специальные номера или символы.

Существуют и прямые методы записи голографических защитных знаков, например интерференционный метод, при котором два пересекающихся лазерных пучка формируют микронные и субмикронные структуры за счет своей интерференции. Но такой метод требователен к точности реализации и юстировке оптической схемы. Оптическая схема, как правило, состоит из множества оптических элементов, что также вынуждает соблюдать определенные условия записи — в частности, обеспечить стабильную температуру окружающей среды.

Но наносить метки можно и более простым способом — с помощью самоорганизации структур при воздействии лазерного излучения. До недавнего времени ученые не пробовали применять эту технологию для создания защитных голограмм с набором визуальных эффектов, которые могли бы быть воспроизведены на относительно больших масштабах (например, 1х1 см). Исследователи не учитывали взаимное влияние структур внутри отпечатка, а это приводило к нестабильности структур, ветвлениям и, соответственно, препятствовало созданию защитных признаков.

Михаил Москвин за лазерной установкой МиниМаркер 2-20А4.

Что придумали в ИТМО

Ученые ИТМО предложили управлять периодическими структурами за счет непрерывного динамического изменения поляризации лазерного излучения. Это позволяет создавать сложные по геометрии периодические структуры и реализовать все визуальные защитные признаки.

В результате исследователям удалось разработать собственную технологию создания защитных голографических меток на металле. Метод позволяет создавать миниатюрные объемные защитные метки. При этом структуры получаются такими же, как и в интерференционной схеме, но для их создания потребуется меньше оборудования, поэтому производство будет проще и дешевле.

Как работает технология: сфокусированное лазерное излучение воздействует на металл и формирует лазерные структуры внутри лазерного отпечатка. Структуры возникают из-за возбуждения поверхностных электромагнитных волн и их интерференции с падающим излучением.

По словам авторов разработки, теперь не придется использовать дополнительные оптические элементы, как в двухпучковой схеме — поэтому процесс нанесения меток меньше подвержен внешним воздействиям.

Технология создания меток обеспечивает два уровня защиты. Первый, визуальный уровень, позволяет отличить оригинальное изделие по наличию метки и особым визуальным эффектам: анимации, движению цвета, объему. Второй, структурный, означает наличие уникальной случайной структуры, которую невозможно повторить.

Дизайн метки разрабатывают в графическом редакторе. Готовый дизайн загружают в модуль, который управляет поляризацией лазерного излучения, и запускают маркировку на стали. Лазер наносит голографические метки на металлическую поверхность предмета.

По сравнению с наклейкой, которая может стереться или отклеиться, метки нестираемые — они интегрируются в поверхность изделия и держатся до тех пор, пока не будет сошлифован сам металл. Поэтому метки можно уничтожить только повредив само изделие.

Голографические нестираемые метки для защиты товаров от подделок.

Что дальше

Метки можно использовать, чтобы защищать от подделок различные изделия из металла ― например, часы или автомобильные запчасти. Считывать метки можно будет с помощью уже существующих сканеров.

«Сейчас скорость маркировки при нашем методе составляет 2,5 см² в минуту — это примерно столько же, как при цветной лазерной маркировке или технологии прямой лазерной интерференционной гравировки. Дальше мы планируем модернизировать модуль по управлению поляризацией лазерного излучения и увеличить производительность технологии — чтобы метки наносились за еще более короткое время. Мы проведем эксперименты на трение и износостойкость меток и адаптируем их под любую металлическую поверхность, сделаем метки многоцветными. Также мы хотим развить технологию создания случайных индивидуальных меток. Их структура подобна отпечаткам пальцев и ее невозможно будет повторить. Такие метки могут быть использованы для создания уникальных идентификаторов защитных голограмм», — рассказал один из авторов разработки, младший научный сотрудник института лазерных технологий Михаил Москвин.

Елезавета Кокорина
Фото: Дмитрий Григорьев.
Опубликовано на https://news.itmo.ru/ru/science/photonics/news/13348/