专利名称：基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统的制作方法
基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统技术领域
本发明属于身份认证与识别技术领域，尤其涉及一种基于亚波长二元衍射光栅结 构的认证与识别系统。
背景技术：
日常生活中，人们通常会随身携带三四种“卡”(银行卡，公交卡，会员卡等)，“卡” 已经成为人们生活中不可或缺的一部分，卡在人们生活的方方面面起着代表人们身份的作 用。虽然卡的各种读取、认证技术已经相当的成熟，但是各种卡或多或少缺乏稳定性，给人 们的生活带来不便。
一些卡的识别方法是通过读卡器终端给卡片内部金属线圈供电，然后读取内部信 息的，例如申请号为200710172206. 2，名称为“移动通信终端设备及对其用户卡的识别 方法”的中国专利以及申请号为200910049920. 1，名称为“采用硬件内置识别码的电子 卡的应用及其识别方法”的中国专利，都采用这种识别方法。这种方法的缺陷在于，容易产 生金属线圈熔断现象，卡的使用寿命受到很大限制。还有一些卡的识别方法，是采用更为普 遍的磁条读取方式的磁卡，例如申请号为200420061021. 6，名称为“一种防伪磁卡”的 中国专利。磁卡的缺陷更加明显，一方面磁卡容易磨损，使用寿命低；另一方面，磁卡的安全 性较差。
不同结构的亚波长波导光栅在光的照射下会产生急剧变化的波长谱变化，在光 器件领域，亚波长波导光栅的制作及应用已经被广泛研究与应用，且大部分技术已经相当 成熟。亚波长光栅结构的主要特点是，体积微小，可以嵌入到任何媒质中；制作简单，成本 低廉；稳定性好；结构多变，且在光照射下，有微小变化的结构之间的光谱会存在明显的差 异。针对亚波长光栅的这一特点，可以考虑制作一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证 与识别系统。发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统， 用于解决目前的身份认证与识别系统中，认证卡存在易损坏和安全性较差的问题。
技术方案是，一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统，其特征是所 述系统包括光栅卡、读卡器和数据中心，光栅卡插入读卡器中，读卡器与数据中心相连；
所述光栅卡镶嵌二元衍射光栅；
所述读卡器包括激光器、卡槽、光接收装置和数据传输接口 ；激光器位于卡槽上 部，用于发出垂直于光栅卡的平行光；卡槽位于激光器下部，用于插入光栅卡；光接收装置 位于卡槽下部，用于接收光栅卡衍射出的透射光；数据传输接口与光接收装置相连，用于将 光接收装置接收的透射光的光谱数据发送到数据中心；
所述数据中心用于将读卡器发送的透射光的光谱数据与数据中心存储的原始数 据进行比较，并根据比较结果进行身份认证与识别。
所述读卡器还包括耦合器，耦合器位于卡槽下部并位于光接收装置上部，用于将 光栅卡衍射出的透射光转成垂直于光接收装置的透射光。
所述二元衍射光栅的材料为SI02，SIyNx或金属。
所述光接收装置采用光谱仪。
所述二元衍射光栅的周期在0. 5倍入射波长到1. 5倍入射波长之间。
所述激光器发出的平行光的波长谱范围为400nm 2500nm。
所述二元衍射光栅的形状为矩形、正弦震荡形、三角形、梯形或者平行四边形。
本发明利用衍射原理，通过光栅卡获取透射光的光谱数据，并通过数据中心对透 射光的光谱数据进行识别，提高了卡的使用寿命，并且保证了卡中数据的安全性；同时，光 栅卡利用现有成熟的光栅制造工艺制作，具有成本低，制造简便的特点。
图1是光栅卡镶嵌矩形二元衍射光栅的认证与识别系统结构示意图2是光栅卡镶嵌矩形二元衍射光栅且读卡器包括耦合器的认证与识别系统结 构示意图3是光栅卡镶嵌平行四边形二元衍射光栅的认证与识别系统结构示意图4是光栅卡镶嵌梯形二元衍射光栅的认证与识别系统结构示意图5是光栅卡镶嵌三角形二元衍射光栅的认证与识别系统结构示意图6是光栅卡镶嵌正弦震荡形二元衍射光栅的认证与识别系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性 的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
图1是光栅卡镶嵌矩形二元衍射光栅的认证与识别系统结构示意图。图1中，先 采用材料为Sio2, SIyNx或者金属等的亚波长规格的薄片，再利用光栅制造方法，将上述亚波 长规格的薄片制成透射光栅，并将此光栅镶嵌到卡片中制成光栅卡2，被验证人持此卡作为 标示自己身份的凭证。
读卡器6包括激光器1、卡槽4、光接收装置3和数据传输接口 7。激光器1位于卡 槽4上部，用于发出垂直于光栅卡2的平行光。卡槽4位于激光器1下部，并位于光接收装 置3的上部，用于插入光栅卡2。光接收装置3位于卡槽4下部，用于接收光栅卡2衍射出 的透射光。数据传输接口 7与光接收装置3相连，用于将光接收装置3接收的透射光的光 谱数据发送到数据中心5。
读卡时，将上述制成的光栅卡2插入卡槽4，使光栅卡2与卡槽4保持水平。激光 器1发射的平行光垂直于光栅卡2入射，从光栅卡2的下端面衍射出透射光，零阶透射光垂 直入射入光接收装置3。光接收装置3得到的零阶透射光的光谱数据通过数据传输接口 7 传送到数据中心5。数据中心5接收到光谱数据后，与原始存储数据进行比对，看是否匹配， 并根据比较结果进行身份认证与识别，从而完成读卡。
上述实施例1中，激光器1发出的入射到光栅卡2的平行光，以零度入射角平行入射，且波长谱范围在400nm 2500nm。光接收装置3接收经过光栅卡2的零阶透射光。
实施例2
图2是光栅卡镶嵌矩形二元衍射光栅且读卡器包括耦合器的认证与识别系统结 构示意图。图2中，光栅卡2使用的材料和制作方法与实施例1相同。读卡器6包括激光 器1、卡槽4、耦合器8、光接收装置3和数据传输接口 7。激光器1位于卡槽4上部，用于发 出垂直于光栅卡2的平行光。卡槽4位于激光器1下部，并位于光接收装置3的上部，用于 插入光栅卡2。耦合器8位于卡槽4下部并位于光接收装置3上部，用于将光栅卡衍射出的 透射光转成垂直于光接收装置3的透射光。光接收装置3位于耦合器8下部，用于接收耦 合器8转换后的透射光。数据传输接口 7与光接收装置3相连，用于将光接收装置3接收 的透射光的光谱数据并发送到数据中心5。
读卡时，将制成的光栅卡2插入卡槽4，使光栅卡2与卡槽4保持水平。激光器1 发射的平行光垂直于光栅卡2入射，从光栅卡2的下端面衍射出的正负一阶透射光被耦合 器8接收，经过耦合使其他角度的光转成垂直于卡槽4和光接收装置3端面的光，并被光接 收装置3接收。光接收装置3得到的光谱数据通过数据传输接口 7传送到数据中心5。数 据中心5接收到光谱数据后，与原始存储数据进行比对，看是否匹配，并根据比较结果进行 身份认证与识别，从而完成读卡。
上述实施例2中，激光器1发出的入射到光栅的平行光，以零度入射角平行入射， 且波长谱范围在400nm 2500nm。光接收装置3接收经过光栅卡2的正负一阶透射光。
实施例3
图3-图6分别是光栅卡镶嵌平行四边形、梯形、三角形和正弦震荡形二元衍射光 栅的认证与识别系统结构示意图。图3-图6中，衍射光栅使用材料为SI02，SIyNx或者金属 等的亚波长规格的薄片，分别制作成平行四边形、梯形、三角形或正弦震荡形，并镶嵌在卡 片中。被验证人持此卡作为标示自己身份的凭证。
读卡器6包括激光器1、卡槽4、光接收装置3和数据传输接口 7。激光器1位于卡 槽4上部，用于发出垂直于光栅卡2的平行光。卡槽4位于激光器1下部，并位于光接收装 置3的上部，用于插入光栅卡2。光接收装置3位于卡槽4下部，用于接收光栅卡2衍射出 的透射光。数据传输接口 7与光接收装置3相连，用于将光接收装置3接收的透射光的光 谱数据发送到数据中心5。
读卡时，将上述制成的光栅卡2插入卡槽4，使光栅卡2与卡槽4保持水平。激光 器1发射的平行光垂直于光栅卡2入射，从光栅卡2的下端面衍射出透射光，零阶透射光垂 直入射入光接收装置3。光接收装置3得到的零阶透射光的光谱数据通过数据传输接口 7 传送到数据中心5。数据中心5接收到光谱数据后，与原始存储数据进行比对，看是否匹配， 并根据比较结果进行身份认证与识别，从而完成读卡。
上述实施例3中，激光器1发出的入射到光栅的平行光，以零度入射角平行入射， 且波长谱范围在400nm 2500nm。光接收装置3接收经过光栅卡2的零阶透射光。
上述实施例1-3中，二元衍射光栅的周期与高度范围应当在0. 5倍入射波长到1. 5 倍入射波长之间，以保证光栅结构改变时，光谱结构产生显著变化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
权利要求
1.一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统，其特征是所述系统包括光栅 卡、读卡器和数据中心，光栅卡插入读卡器中，读卡器与数据中心相连；所述光栅卡镶嵌二元衍射光栅；所述读卡器包括激光器、卡槽、光接收装置和数据传输接口 ；激光器位于卡槽上部，用 于发出垂直于光栅卡的平行光；卡槽位于激光器下部，用于插入光栅卡；光接收装置位于 卡槽下部，用于接收光栅卡衍射出的透射光；数据传输接口与光接收装置相连，用于将光接 收装置接收的透射光的光谱数据发送到数据中心；所述数据中心用于将读卡器发送的透射光的光谱数据与数据中心存储的原始数据进 行比较，并根据比较结果进行身份认证与识别。
2.根据权利要求1所述的一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统，其特 征是所述读卡器还包括耦合器，耦合器位于卡槽下部并位于光接收装置上部，用于将光栅 卡衍射出的透射光转成垂直于光接收装置的透射光。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统， 其特征是所述二元衍射光栅的材料为Sio2, SIyNx或金属。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统， 其特征是所述光接收装置采用光谱仪。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统， 其特征是所述二元衍射光栅的周期在0. 5倍入射波长到1. 5倍入射波长之间。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统， 其特征是所述激光器发出的平行光的波长谱范围为400nm 2500nm。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统， 其特征是所述二元衍射光栅的形状为矩形、正弦震荡形、三角形、梯形或者平行四边形。
全文摘要
本发明公开了身份认证与识别技术领域中的一种基于亚波长二元衍射光栅结构的认证与识别系统，用于解决目前的身份认证与识别系统的认证卡存在易损坏和安全性较差的问题。所述系统包括光栅卡、读卡器和数据中心，光栅卡插入读卡器中，读卡器与数据中心相连；光栅卡镶嵌二元衍射光栅；读卡器包括激光器、卡槽、光接收装置和数据传输接口；激光器位于卡槽上部，卡槽位于激光器下部，光接收装置位于卡槽下部，数据传输接口与光接收装置相连，用于将光接收装置接收的光谱数据发送到数据中心；数据中心用于进行身份认证与识别。本发明通过光栅卡获取透射光的光谱数据，并利用数据中心对光谱数据进行识别，提高了卡的使用寿命并保证了数据的安全。
文档编号G06K7/10GK102034077SQ20101057897
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者袁博 申请人:北京交通大学