的防窥探发光示警光学PUF。
[0023]本实施例中使用Sr2Mg2Si07:Eu，Dy作为长余辉发光防窥探材料。其结构示意图如图1所示。
[0024]该光学PUF采用250微米厚度的石英玻璃作为衬底。将5g长余辉Sr2Mg2Si07:Eu，Dy纳米颗粒，混合在200g粒径为200nm的Ti02纳米颗粒分散液中，分散液体积分数为5%。之后将混合分散液喷涂在石英玻璃上，形成20-30微米厚度嵌埋长余辉材料的光学PUF散射介质。最后将此结构放入可滑动的不透明盒子中保证在未激励光学PUF时，盒子处于关闭状态防止环境光照射PUF导致发光现象。如图2所示，为长余辉发光材料Sr2Mg2Si07:Eu，Dy的发射谱与激发谱，该材料在波长大于550nm时为非激发区，此波段的光将不会导致长余辉发光现象。该材料在波长为250-550nm波段为激发区，即该区域的光将导致发光材料产生长余辉发光现象，发射光波段为425-550nm。因此可采用大于波长550nm的激光作为正常使用光学PUF时的激励，此时不会导致光学PUF发光。该发光材料的长余辉时间大于30小时，故将丢失可容忍时间设置为30小时。当攻击者偷窃了本实施案例中的光学PUF，一旦在有环境光(如太阳光、灯光)的情况下开启盖子，则长余辉发光材料就会被激发而发出蓝光示警；若攻击者在无环境光的情况下开启盖子，但在采用激发光窥探激励-响应对时，由于不知道长余辉发光材料激发光谱，一旦激励光波长短于550nm，将使PUF发光。攻击者若在小于30小时内将PUF放回，则可以从PUF的蓝色发光识破该PUF被窥探过；若在大于30小时将PUF放回或不将PUF放回，则可以直接判断该PUF失效。从而达到防窥探发光示警的目的。
[0025]实施例2
一种针对激励为近红外光的防破解防窥探发光示警光学PUF。
[0026]本实施例中使用Zn3Ga2Ge201(]:Cr3+作为长余辉发光防窥探材料。其结构示意图如图3所示。该光学PUF采用160微米厚度的宝石片作为衬底。将10g颗粒粒径为2-5微米长余辉发光材料Zn3Ga2Ge201Q:Cr 3+颗粒，混合在200g的颗粒粒径为200nm的ZnO 2纳米颗粒分散液中，分散液体积分数为2.5%。之后将混合分散液喷涂在宝石片衬底上，形成20-30微米厚度嵌埋长余辉材料的光学PUF散射介质。最后将此结构放入可滑动的不透明盒子中保证在未激励光学PUF时，盒子处于关闭状态防止日光或灯光照射光学PUF导致发光现象。图4为长余辉发光材料Zn3Ga2Ge201():Cr 3+的发射谱与激发谱，该材料在波长大于650nm时为非激发区，此波段的光将不会导致长余辉发光现象。该材料在波长为300-650nm波段为激发区，该区域的光将导致发光材料产生长余辉发光现象，发射光波段为650-900nm。因此，可采用大于波长650nm的激光作为正常使用光学PUF时的激励，此时不会导致光学PUF发光。该发光材料的长余辉时间大于360小时，故将丢失可容忍时间设置为360小时。当攻击者偷窃了本实施案例中的光学PUF，一旦在有环境光(如太阳光、灯光)的情况下开启盖子，则长余辉发光材料就会被激发而发出红光示警；若攻击者在无环境光的情况下开启盖子，但在采用激发光窥探激励-响应对时，由于不知道长余辉发光材料激发光谱，一旦激励光波长短于650nm，将使PUF发光。攻击者若在小于360小时内将PUF放回，则可以从PUF的蓝色发光识破该PUF被窥探过；若在大于360小时将PUF放回或不将PUF放回，则可以直接判断该PUF失效。从而达到防窥探发光示警的目的。
[0027]实施例3
一种针对基于长余辉陶瓷材料激励波长为近红外的防窥探发光示警光学PUF，采用160微米厚度的Zn3Ga2Ge201(]:Cr3+陶瓷作为衬底。该衬底同时具有长余辉发光性质。将体积分数为2.5%、颗粒粒径为200nm的GaP纳米颗粒分散液喷涂在具有长余辉发光性质的衬底上，形成20-30微米厚度光学PUF散射介质。最后将此结构放入可滑动的不透明盒子中保证在未激励光学PUF时，盒子处于关闭状态防止日光或灯光照射光学PUF导致发光现象。其结构示意图如图5所示。该陶瓷衬底材料的长余辉发光光谱性质与图4一致，在波长大于650nm时为非激发区，此波段的光将不会导致长余辉发光现象。该材料在波长为300-650nm波段为激发区，该区域的光将导致发光材料产生长余辉发光现象，发射光波段为650-900nm。因此，可采用大于波长650nm的激光作为正常使用光学PUF时的激励，此时不会导致光学PUF发光。该发光材料的长余辉时间大于360小时，故将丢失可容忍时间设置为360小时。当攻击者偷窃了本实施案例中的光学PUF，一旦在有环境光(如太阳光、灯光)的情况下开启盖子，则长余辉发光材料就会被激发而发出红光示警；若攻击者在无环境光的情况下开启盖子，但在采用激发光窥探激励-响应对时，由于不知道长余辉发光材料激发光谱，一旦激励光波长短于650nm，将使PUF发光。攻击者若在小于360小时内将PUF放回，则可以从PUF的蓝色发光识破该PUF被窥探过；若在大于360小时将PUF放回或不将PUF放回，则可以直接判断该PUF失效。从而达到防窥探发光示警的目的。
【主权项】
1.一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:包括衬底(1 )、光学PUF介质层(2)和长余辉发光材料(3 )，光学PUF介质层(2 )生长在衬底(1)上，长余辉发光材料(3 )嵌埋于衬底(1)中，或者长余辉发光材料(3)嵌埋于光学PUF介质层(2)中，形成整体的衬底(1)、光学PUF介质层(2 )和长余辉发光材料(3 )封装于不透明盒子(4 )的内部。2.根据权利要求1所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:所述衬底采用非长余辉发光材料(3);采用非长余辉发光材料(3)时，是透明材料，或者是不透明材料，同时是刚性材料或柔性材料，同时是平面的材料或者是曲面的材料。3.根据权利要求2所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:所述衬底采用宝石片、石英玻璃、硅片、铝、铜其中的一种。4.根据权利要求1所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:所述衬底采用长余辉发光材料(3);所述长余辉发光材料(3)是透明材料或者是不透明材料，同时所述长余辉发光材料(3)是刚性材料或柔性材料，同时所述长余辉发光材料(3)是平面或曲面。5.根据权利要求1所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:所述光学PUF介质层(2)是由介质纳米粒子随机生长成的疏松多孔的强散射结构的介质层，采用的材料包括氧化锌、氧化钛、磷化镓、磷化铟、钛酸钡中的一种或它们任意组合的混合物。6.根据权利要求5所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:当光在所述光学PUF介质层(2)中传播时，所述光学PUF介质层(2)的厚度大于光的平均自由程的10倍。7.根据权利要求2或3所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:当衬底采用非长余辉发光材料(3 )时，长余辉发光材料(3 )则嵌埋在光学PUF介质层(2 )中。8.根据权利要求4所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:当衬底采用长余辉发光材料(3)时，长余辉发光材料(3)则嵌埋在光学PUF介质层(2)中，或者长余辉发光材料(3)同时嵌埋于光学PUF介质层(2)和衬底中。9.根据权利要求8所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:所述长余辉发光材料(3 )采用碱土铝酸盐、碱土硅酸盐或硫化物中的一种或它们任意组合的混合物；所述长余辉放光材料的余辉时间大于可容忍的丢失时间。10.根据权利要求1所述的一种新型防窥探发光示警光学PUF，其特征在于:所述不透明盒子采用对使用波段不透明的材质。
【专利摘要】本发明公开了一种新型防窥探发光示警光学PUF，其结构包括衬底，生长在衬底上的光学PUF介质层，可嵌埋在衬底或光学PUF介质层中的长余辉发光材料，以及将衬底、光学PUF介质层和长余辉发光材料封装在内部的不透明盒子；本发明通过在常规光学PUF结构中加入的长余辉发光材料，经过光源短时间照射关闭光源之后，仍能在很长时间内持续发光，利用发光作为判断PUF是否被窥探过的依据，从而使得PUF具有防窥探发光示警功能，解决了普通光学PUF不能判断光学PUF是否被敌方窥探过激励-响应对的缺陷；该光学PUF具有防窥探发光示警功能，保证了光学PUF的安全性，具有真正的实用性，可广泛应用于量子认证与量子密钥分配中。
【IPC分类】G06K19/073, G06K19/02, G06K19/06
【公开号】CN105404916
【申请号】CN201510951087
【发明人】李倩, 李沫, 陈飞良, 龙衡, 姚尧, 孙鹏, 高铭, 代刚, 张健
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月19日