二维可变角色差计

防伪油墨作为一种防伪产品的基材，已经广泛应用于国家有价证券、证件证书、普通印刷品和商品包装等领域，其应用范围非常广泛。为了进一步规范防伪油墨的生产、使用及检测，保障国门安全、社会金融安全和产品监督管理的稳定性，爱色丽全力支持将于2023年12月实施的【光学可变防伪油墨】国家标准。这一标准的实施对于保障生产厂商、使用厂商和消费大众的合法权益，维护国家的安全和稳定，具有重要意义。爱色丽的参与和支持，旨在提升产品质量的稳定性和可控性，使得防伪油墨在多领域的应用更加规范和安全。一、测量参数光学可变防伪油墨通过光学原理，使印样随观察角度不同而呈现不同颜色。这一特定材料制作的油墨需要通过以下几个参数来进行测量和评估：外观色：使用单角度色差仪测量颜色差异。同角最大反射波长：标准和样品在波峰位置的匹配度。同角色差：标准和样品分别在30°和90°观察角度的颜色差异值。异角色差：同一试样在30°和90°观察角度的颜色差异值。二、防伪油墨标准制定具体方案参数：外观色试验步骤：1. 均匀取标样墨和试样墨，各自调适均匀，以相同条件用250目丝网版在无荧光印样纸上分别制作印样，墨层厚度为10μm~20m，干燥后待用。2. 将上述印样裁切成50mmX60mm的长方形，分别取标样1份，试样3份。3. 按GB/T19437-2004中4.1的规定进行仪器校准，检测标样色值，包括亮度L、绿色到红色的分量a、蓝色到黄色的分量b，作为颜色标准。在试样中选取避免透印干扰的测量点进行测量，得到ΔE，测量3次取平均值。测量设备：eXact系列色差仪。eXact系列色差仪是印刷和包装应用中用于测量色彩数据的行业标杆。其作为45:0便携式分光测色仪具有简单的用户界面和直观的触摸屏显示，因此是繁忙印刷车间的理想印刷机工具。通过无线操作以及不受限制的校准、规格和数据捕获，操作人员可以在车间内的任意地方使用eXact来测量和存储数据，无需电源。由于存储位于设备上，因此可以快速访问作业预设置和色彩库。参数：技术指标和耐性指标指标要求：- 技术指标：达到油墨的基本要求。- 耐性指标：符合各种耐受测试性能。测量参数：光谱和DE*。试验步骤（以耐性试验为例）：1. 均匀取标样墨和试样墨，各自调适均匀，以相同条件用250目丝网版在无荧光印样纸上分别制作印样，墨层厚度为10μm~20m，干燥后待用。2. 将上述印样裁切成50mmX60mm的长方形，抽取4份样品，其中1份作为标样，3份作为试样。3. 将试样和GB/T730-2008规定的1级蓝色羊毛标样用黑色板纸衬白色书写纸各遮盖一半，放入日晒仪中，根据所使用的日晒仪要求确定环境温度和环境相对湿度，进行暴晒。当1级蓝色羊毛标样的变化程度相当于GB/T250-2008中“评定变色用灰色样卡”的3级时停止暴晒，取出试样放入暗处30分钟后，使用多角度分光光度计，测量试样30°、90°观察角度下的色值L、a、b，与标样30°、90°观察角度下的色值进行对比，记录试样ΔE1、ΔE2及异角色差，计算3份试样平均值，记录试验结果。测量设备：MAT系列多角度色差仪。爱色丽MA-T系列多角度色差仪包含6、12个测量角度，而且该色差仪价格实惠，是一款适用于特殊效果涂料的汽车测色仪，兼具彩色成像和多角度测量，体现完整色彩、光亮和粗糙特性。EFX QC是爱色丽MA-T系列汽车测色仪中附带的一个软件包，基于云计算的软件简化了各个分布式供应链交流容差和测量的过程。新的可视化工具支持实时性能监控，并为故障排除提供可行性建议，从而减少浪费和返工。通过严格的检测和标准化流程，光学可变防伪油墨将更好地服务于各类防伪需求。爱色丽将继续在这一领域发挥重要作用，为维护国家和社会的安全与稳定贡献力量。三、关于爱色丽“爱色丽彩通 ”总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球知名的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。如果您需要更多信息，请关注官方微信公众号：爱色丽彩通

【科学背景】随着无线通信技术的不断发展，对更高数据速率、更低延迟和更少错误率的需求不断增长，推动了下一代无线通信系统朝着更高的载波频率和超大规模天线阵列的方向发展。然而，这一进程也带来了对通信网络安全性和抗干扰能力的重大挑战。传统的加密方法通常在网络层实施，增加了消息代码的长度和传输开销，并需要密钥交换，这使得满足高带宽和超低延迟通信系统的要求变得困难。为应对这些挑战，近年来多种物理层安全方法得到了开发，其中包括相控阵波束成形技术和人工噪声干扰技术。这些方法的目标是通过增加信号到合法接收者和窃听者之间的信道容量差异来提升通信的安全性。然而，传统的波束成形技术存在体积庞大、能耗高等问题，同时发射机无差别地向所有方向辐射未失真的信号，理论上允许配备灵敏接收器的窃听者截获信息。这些安全隐患促使了对定向通信技术的探索。定向信息调制（DIM）作为一种有前景的物理层安全技术，利用多天线的波束成形能力，在期望方向传输正确的星座符号，同时在其他非法方向将其失真为噪声，从而确保了信息的安全。然而，现有的DIM方案存在一些问题，例如体积庞大、能耗高、成本高以及无法支持二维（2D）和高阶调制等。当前的主流DIM实现大多依赖于相控阵和时间调制阵列（TMA），这些方案虽然能够生成任意幅度和相位的响应，但由于硬件昂贵、能耗高，且只能支持一维传输，限制了其应用范围。为了解决这些问题，近年来可编程超表面（PM）被引入DIM研究。PM具有灵活的电磁波实时调控能力，可以作为一个高度集成的通信系统，具有更简单的架构、更低的成本和更少的能耗。已有研究尝试使用PM实现定向通信，包括近场幅度移位键控（ASK）调制、远场正交相位移键控（QPSK）调制等。然而，这些方案通常只利用电磁波的相位或幅度特征，缺乏高阶调制和正交幅度调制（QAM）方案，并且需要外部射频源，限制了其应用于空间受限的环境。有鉴于此，东南大学崔铁军院士团队在“Nature Communications”期刊上发表了题为“Two-dimensional and high-order directional information modulations for secure communications based on programmable metasurface”的最新论文。本研究提出并实验演示了一种基于二维（2D）PM的DIM方案，旨在克服现有DIM方案中的缺陷。该方案集成了可控组件，能够在期望方向生成正确的星座符号，并形成一个可重构的低剖面调制器，提供发射机与多个接收机之间的独立通信链路。通过使用交替方向乘子法（ADMM）框架中的快速高效算法优化编码序列，该方案实现了在谐波下的定向安全性，并在多通道模式下验证了8PSK、16QAM和64QAM的星座图。【科学亮点】（1）本文首次提出了一种基于2位可编程超表面（PM）的二维及高阶DIM方案，并成功实现了这一方案。该方案利用PM的可调控组件和快速高效的离散优化算法，克服了传统DIM方案存在的体积庞大、能耗高、成本高以及无法支持二维（2D）和高阶调制的缺陷。实验中，PM方案能够生成正确的星座符号，并在多方向波束中传输，显示了其在定向信息调制（DIM）方面的潜力。（2）通过在多通道模式下进行的验证实验，本文展示了该DIM方案的有效性。具体而言，三组星座图（8相位移键控（PSK）、16正交幅度调制（QAM）、64QAM）在多通道模式下得到了验证，测量结果表明，接收到的信号在期望方向上保持了与预设星座图一致的结构，而在其他方向上则出现了失真。这表明该系统不仅能够进行数字信息的直接传输，还能实现信息的定向安全，即只有期望方向的用户能够接收到正确的符号，而其他方向的用户将接收到失真的符号，从而确保了信息的安全性。【科学图文】图1：基于PM的DIM方案的示意图。图2：PM-based DIM方案中使用的元件的详细信息。图3：单通道模式的选定测量结果。图4：单通道模式下测得的EVM值。图5：双通道16QAM方案中的选定测量结果。图6：评估双通道16QAM中的串扰的结果。7：双通道16QAM实验中测得的EVM值。图8：验证所提出DIM方案的安全区域特性和宽带性能的测量信号结构，其中红色圆形标记表示参考星座符号。【科学启迪】本文提出的基于二维可编程超表面（PM）的定向信息调制（DIM）方案在物理层安全领域开创了新的方向。传统的无线通信系统面临着信息安全的重大挑战，尤其是当发射信号无差别地传播到所有方向时，窃听者有可能截获到未加密的信息。传统的加密方法虽然能够在网络层提供安全性，但它们往往增加了通信延迟和复杂性，并无法有效解决对高带宽和低延迟通信系统的需求。本研究首次利用二维PM结合快速高效的离散优化算法，提出了一种在多方向上生成和传输正确星座符号的DIM方案。这种方案不仅克服了现有DIM技术中的体积庞大和高能耗等问题，还支持了二维及高阶调制，为未来的无线通信系统提供了更为灵活的解决方案。特别是通过在期望方向传输清晰的信号，并在其他方向进行信号失真，这种定向传输模式大大提高了信息的安全性，防止了非目标方向用户的潜在窃听。此外，实验验证了该方案在8PSK、16QAM和64QAM等多种星座图下的有效性，展示了其在多通道模式下的优异性能。这不仅表明该技术在实际应用中具有高度的可靠性，也为未来高吞吐量、低延迟的无线通信系统的发展奠定了坚实的基础。文献详情：Xu, H., Wu, J.W., Wang, Z.X. et al. Two-dimensional and high-order directional information modulations for secure communications based on programmable metasurface. Nat Commun 15, 6140 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50482-y

近日，瞬态光学与光子技术国家重点实验室在太赫兹频段可变焦消色差超透镜领域取得新进展，相关研究成果发表于Journal of Science: Advanced Materials and Devices(IF = 7.38)。论文第一作者为博士生江晓强，通讯作者为范文慧研究员。 　　超透镜是一种二维平面透镜结构，具有体积小、重量轻、易于集成等特点，可实现对太赫兹波振幅、相位、偏振等参量的灵活调控，有望解决天然材料在太赫兹频段电磁响应不足而导致的效率低、体积大等问题。近年来，消色差超透镜由于能够有效消除宽频带成像产生的色差问题而受到广泛关注。然而，如何在实现宽频带消色差的同时，赋予超透镜连续变焦的能力，仍然是目前亟待解决的难题。 　　针对此问题，研究团队首先基于Ⅲ-Ⅴ族半导体材料锑化铟(InSb)设计了性能优异的单元结构。随后，研究团队采用几何相位和传输相位相结合的方式，巧妙设计超透镜单元结构的排布方式与空间取向，采用单层超透镜实现了太赫兹波的宽频带聚焦，有效消除了色差现象。进一步地通过改变器件工作温度，进而调控器件单元结构的相位补偿范围，实现了焦距736.25 μm (NA = 0.62)至 861.02 μm(NA = 0.56)的连续变焦。本研究成果为设计多功能消色差超透镜提供了一种新思路，有望进一步拓展太赫兹频段超透镜在显微成像和内窥镜等领域的实际应用。 图1 连续变焦消色差超透镜工作示意图 　　西安光机所范文慧研究员带领的太赫兹光子学与表面微纳智造团队已在超宽频谱太赫兹波产生与探测、超快太赫兹波谱成像与应用、太赫兹频段超材料与超表面功能器件等领域开展持续研究并取得一定突破。相关研究成果陆续发表于Angewandte Chemie - International Edition、Carbon、Journal of Science: Advanced Materials and Devices、Optics Letters、Optics Express、Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy、Nanomaterials等国际知名期刊，获得了国内外同行的广泛认同。