Optical Research Group

Archiv novinek.
Archiv

Demonstrační výuka



Syntetické difraktivní struktury s vlnovodnými efekty

Vlnovodné struktury a zvláště pak planární vlnovody jsou již poměrně dlouho dobře popsaná oblast optiky. Existuje několik způsobů jak navázat světlo do planárního vlnovodu. Nejběžnější způsob je jistě fokusace světla ze strany přímo do jednoho konce vlnovodné vrstvy. Jsou však i způsoby, jak navázat a vyvázat světlo z vrchu přes jedno z rozhraní planárního vlnovodu. Je to jednak pomocí vazebního hranolu a jednak pomocí difraktivní struktury na povrchu vlnovodu.

Právě navázání a vyvázání světla pomocí difraktivní struktury se v poslední době začíná využívat v mnoha aplikacích. Kombinace difraktivních a vlnovodných struktur tak může výrazně zlepšit různé vlastnosti například v osvětlovací technice, optických komunikacích, medicíně, Head-Up displejích a také v difraktivních ochranných prvcích, kterými se naše skupina zabývá, a proto nás zajímají nejvíce.

Drahé značkové výrobky a cenné dokumenty jako jsou bankovky, kreditní karty, pasy, řidičské průkazy a mnoho dalších jsou často předmětem padělání. Praví výrobci se proto snaží na své produkty umísťovat různé ochranné prvky, aby zajistili rozeznatelnost od falešných kopií. Velmi rozšířený a účinný způsob ochrany dokumentů je využití difraktivních prvků.

Jsou tři hlavní důvody, proč mezi mnoho aplikací difraktivních prvků patří právě ochrana dokumentů. Zaprvé je to už jejich fyzikální podstata, neboli to, že se difrakce realizuje na mikrostruktuře prvku s detaily na úrovni jen stovek nanometrů. Takto jemná mikrostruktura prakticky zcela znemožňuje kopírování difraktivního prvku na jakémkoli klasickém kopírovacím přístroji.

Druhým důvodem je velká škála vizuálních efektů, které lze difraktivním prvkem vytvořit. Jde zejména o duhové zbarvení, různé dynamické a dokonce i trojrozměrné efekty. Jedinečné vizuální vlastnosti tak pomáhají laikovi k tomu, aby rozpoznal pravost chráněného dokumentu.

Třetím hlavním důvodem je možnost zakomponování skrytých informací do difraktivního prvku. Tyto informace jsou za normálních okolností neviditelné. Zobrazí se až při speciálních podmínkách zahrnujících typ světelného zdroje, směr, ze kterého světlo na difraktivní prvek dopadá, a například i dodatečný čtecí klíč. Je tedy zřejmé, že skryté informace slouží k profesionálnímu určení pravosti dokumentu.

Pro boj s padělateli je ideální využití nových efektů (nových fyzikálních jevů). Padělatel tak spotřebuje mnoho času na to, aby přišel na princip fungování, který je u většiny již používaných prvků znám. Další spoustu času mu jistě zaberou výrobní pokusy, než bude schopen vytvořit stejným způsobem zdařilou kopii prvku.

Dnešní difraktivní ochranné prvky jsou v 99% tvořeny synteticky pomocí reliéfních mřížek s periodou pod jedním mikrometrem a ty sofistikovanější z nich mají navíc v sobě obsaženy různé formy skrytých údajů. Naším cílem je tedy pomocí technologie kompatibilní s výrobou těchto nejpoužívanějších difraktivních ochranných prvků zakomponovat do nich nový fyzikální efekt, který by se neovlivňoval se stávajícími bezpečnostními elementy. Výsledkem by mělo být určité zvýšení stupně bezpečnosti, a to nejlépe na úrovni laické kontroly (bez speciálních pomůcek).

difr.vlnovod_schema.pngJako velmi zajímavý se ukázal právě nápad s využitím vlnovodného jevu a navazování a vyvazování optického svazku pomocí difraktivní mřížky. Zahrnuje posvícení na určité místo difraktivního prvku (vstup), navázání světla do fólie, ze které je prvek vyroben, transport světla ve fólii a následné vyvázání světla na jiných místech (výstupy). Kvůli transportu světla fólií je třeba řešit planární vlnovody a kvůli navázání a vyvázání světla vlnovodné difraktivní struktury (vlnovody s mřížkou na povrchu).

Difraktivní ochranné prvky jsou převážně tvořeny dielektrickou vrstvou (fólií), která je z jedné strany obklopena vzduchem a z druhé strany je pokovena hliníkem nebo stříbrem. Ochranný prvek tak lze považovat za planární vlnovod, který je tvořen kombinací dielektrického vlnovodu u jednoho rozhraní a kovového vlnovodu u druhého rozhraní. Efekty jako navázání/vyvázání světla do/z fólie a vedení světla fólií mají tedy podstatu v teorii planárních vlnovodů. 

 

Ke stažení: Prezentace se zakladni teorií vlnovodných difraktivních struktur

Ke stažení: Prezentace s experimentálním postupem

 

3D video ke stažení (1,17 GB):

Difraktivni_vlnovodne_struktury.mts

2D video ke stažení (0,57 GB):

Difraktivni_vlnovodne_struktury_2D.mp4