同一束光照射出三个不同图片，发表在Nature communications上的新型防伪技术

据Nature Communications杂志的一篇文章，新加坡科技与设计大学(SUTD)的研究人员发明了一种新型的防伪光学设备，称为“全息彩色打印件”。可以保护钞票，身份证和护照免受伪造。美国塔夫茨大学的工程师团队开发出一系列3D打印的超材料，这些超材料具有独特的微波或者光学特性。这些特性超越了传统的光学或电子材料所能实现的。

而根据Credence Research的一份报告显示，伪造钞票和各种身份证如护照是世界范围内的一个巨大问题，预计到2026年全球工业将达到3570亿美元以上。

同一束光下的三个不同的图片

科研人员制作的打印品在白光下显示为彩色图像，同时在红色，绿色或蓝色激光照射下投影最多三个不同的全息图。这些全息彩色产品很容易验证，但很难模仿，并且可以在防伪应用中提供增强的安全性。

图片：全息彩色像素的结构和特征

由于印刷品仅在单个聚合物材料的表面浮雕中编码信息，因此定制母版的纳米级3D打印可以通过纳米压印光刻使其大规模制造成为可能。

光学安全装置是数据加密和文件认证的有价值的工具，因为它们利用光的许多性质，包括振幅，相位，偏振，和波长，以产生独特的视觉效果，可以是难以解码的。

图片：全息彩色打印的设计原理：选择像素幅度而不依赖于相位的能力使得可以重新排列多路复用全息图中的像素（空间自由度）

研究人员表示，这种新方法 – 比目前使用的典型方法更复杂 – 是首次使用先进的纳米加工技术生成彩色图像的多色全息图。加拿大设计与制造部门专注于对您而言至关重要的最新软件和产品。深入探索创成式设计，电子元件，3D打印，快速原型设计和机器学习等令人兴奋的创新。

SUTD的副教授，负责该项研究的副教授Joel Yang表示，通过全息图打击假冒的关系类似于抗生素对抗感染，随着老式的全息图变得更容易复制，每隔一段时间就需要新的技术来阻止造假者。

通常，目前使用的当前防伪产品基于全息图，其用于许多物品，包括电子设备包装盒，药瓶和银行卡的表面。这些设备的局限性在于它们只能调制光的相位，这使得它们易于复制。

透射全息彩色打印的概念如下：

- 顶层包含编码彩色打印的滤色器，底层包含编码全息图的相位板。

- 滤色器具有两个功能：（1）在白光照射下共同形成彩色图像。（2）控制红色，绿色和蓝色（RGB）激光通过下面的多路复用全息图像素的透射。

所以新设备的工作原理是可以调制光的相位和幅度，全息彩色打印通过调节光的幅度在环境白光下显示彩色图像，同时在红色，绿色或蓝色激光照射下投射多达三个不同的全息图。

图片：透射全息彩色印刷品（b）的分解视图示意图，其中滤色器集成在全息图之上的分层光学装置。滤色器在来自灯或手电筒（a）的白光照射下用作彩色图像中的彩色像素，并且还用于控制红色，绿色和蓝色（RGB）激光通过下面的多路复用全息图的像素的透射。 （c）。在RGB激光照射下，每个波长的光选择不同的全息投影，其独立于彩色图像和其他投影。远场投影沿激光照射轴出现。

当用红色，绿色和蓝色激光照射时，多路复用全息彩色印刷将显示不同的全息投影。因为入射光平行地穿过所有像素，所以像素可以独立地动作以允许在一些空间区域中传输不同波长而不是其他区域，这使得若干全息图能够共同占据空间复用方案中可用的总面积。利用将空间划分为任意形状和大小的区域的自由度，然后可以策略性地分配各个全息图区域，使得它们的滤色器的布置另外编码所选择的彩色图像。

该团队还开发了一种计算机算法，该算法以多个图像作为输入，并生成一个输出文件，用于确定不同相位和彩色滤波器元素的位置。他们随后借助纳米级3D打印机雕刻了全息照片。

参考资料：Holographic colour prints for enhanced optical security by combined phase and amplitude control/https://www.nature.com/articles/s41467-018-07808-4

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