塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记及其制作方法

摘要

一种塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记，由塑钞(币)基板(1)、可视见图案(2)、防伪标记区域(3)、区域内的字、字母或图形(4)和塑钞(币)的覆盖层组成，其特征在于：防伪区域(3)中有特定方向范围内可视见的具有防伪功能的字、字母或图形(4)，都是由压制的单方向长短不一密集分布的亚波长波导光栅构成。在塑钞(币)的正面能观察到全亮的单色防伪字、字母或图形，这是由于亚波长波导光栅对入射光的一波长光产生了导模共振，由于导模共振与塑钞(币)基板(1)和覆盖层的材料折射率ns和ng、光栅周期t和光栅高度h2等因素有关，尽管制作简便，但设计较为复杂，因而防伪字、字母或图形不易被仿造，防伪效果极好。

权利要求

1.一种塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记，由塑钞基板或塑币基板(1)、各种可视见图案(2)、防伪标记区域(3)、区域内具有防伪功能的字、字母或图形(4)组成，其特征在于：所述的防伪区域(3)由压制的单方向，且长短不一的亚波长光栅(5)构成，光栅与基板为同一塑料材料层，在TE偏振光照射下，光栅区域产生了导模共振，发出高亮度可观察的单色光。

2.根据权利要求1所述的塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记，其特征还在于：所述的光栅的图案为单色字、字母或图形。

3.根据权利要求1所述的塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记及其制作方法，其特征还在于：所述的压制光栅(5)的周期为0.25-0.75μm。

4.根据权利要求1所述的塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记，其特征还在于：在基板(1)和防伪功能区域(3)的上表面还压盖一层部分透明的塑料薄膜覆盖层(6)，其透明度为

20％-80％，并且基板(1)的材料折射率ns、光栅层的等效折射率ne、覆盖层(6)折射率ng、入射角θ、光栅高度h2、光波波长λ、基板(1)的底层厚度h3和覆盖层高度h1存在有以下关系：

5.根据权利要求1所述的塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记，其特征还在于：所述的基板(1)的材料折射率ns值为1.100-2.000，光栅层的等效折射率ne值为1.100-1.900，覆盖层折射率ng值为1.100-2.000，入射角θ值为±15°，光波波长λ值为0.20-0.75μm，光栅高度h2值为0.01-0.500μm。

6.根据权利要求1所述的塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记，其特征还在于：所述基板(1)的底层厚度h3值为0.02-0.50mm，覆盖层高度h1值为 0.025-0.50mm。

7.一种制作权利要求1所述的塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记的制作方法，其特征还在于：防伪功能区域(3)中带光栅的字、字母或图形(4)的制作，其制作步骤是：第一步用超微细光刻和刻蚀方法及工艺，在钢或铜、石英材料上制作出与设计参数尺寸相同的模子；第二步再用滚压或压制方法与工艺，在基板(1)上压制出防伪功能区域(3)上由光栅组成的字、字母或图标(4)；第三步再在压制的光栅表面上，按以下确定的数学关系设计计算确定覆盖层折射率ng和覆盖层高度h1数值，再热覆盖一层部分透明的塑料薄膜覆盖层(6)，制作出本发明的塑钞币：式中，λ为光波波长，θ为入射角，ne为光栅层等效折射率，ns为基板材料折射率，h2为光栅高度和h3为基板底层厚度。

说明书

塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记及其制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种塑钞(币)亚波长光栅导模共振防伪标记及其制作方法，属于防伪技术领域。

背景技术

[0002] 在当前商品经济社会里，商品买卖交换通常都是由钱钞(币)进行，很多国家包括我国现在主要使用的钱钞(币)都是纸币，但也有很多国家和地区使用的已是比纸币更好的塑料钱钞(币)，为了规范货币和金融市场，在纸币和塑料钱钞(币)上制作防伪标记是必要的。目前在钱钞(币)上制作防伪标记有水印标记、金属线标记、电码标记、激光全息标记等等，有的已用于纸币上的防伪，也有的用于塑料钱钞(币)上的防伪，由于这些防伪标记的原理很简单，制作也方便，这是它的优点，也正是这些优点带来了容易被仿造的缺点，有着防伪效果不好的缺点，出现了具有相似或相近标记的假钱钞(币)，严重影响和破坏货币与金融市场的有序发展。

发明内容

[0003] 本发明的技术解决问题是：克服上述现有技术的不足，提供一种塑钞(币)亚波长光栅导模共振防伪标记及其制作方法，该方法采用较复杂的设计原理，但生产工艺相对简单，不易被仿造，防伪效果极好。

[0004] 本发明的技术解决方案是：一种塑钞(币)亚波长光栅导模共振防伪标记，由塑钞(币)基板、各种可视见图案、防伪标记区域、区域内具有防伪功能的字、字母或图形，以及覆盖层组成，其特点在于：防伪区域中有特定方向范围内可视见的具有防伪功能的单色字、字母或图形都是由压制的单方向长短不一的若干条亚波长光栅组成，光栅与基板为同一塑料材料层，在TE偏振光照射下，光栅区域产生了导模共振，发出高亮度可观察的单色光。

[0005] 所述的在塑钞(币)基板上防伪标记区域内压制的亚波长光栅，其周期为t，t值为0.25-0.75μm，在基板(透明度为20％-80％)和防伪功能区域的上表面还压盖一层部分透明的塑料薄膜覆盖层，透明度为20％-80％。并且基板的材料折射率ns、光栅层的等效折射率ne、覆盖层折射率ng、入射角θ、光栅高度h2、光波波长λ、基板的底层厚度h3和覆盖层高度h1存在有以下关系：

[0006]

[0007]

[0008]

[0009] 基板的材料折射率ns值为1.100-2.000，光栅层的等效折射率ne值为1.100-1.900，覆盖层折射率ng值为1.100-2.000，入射角θ值为±15°，光波波长λ值为0.20-0.75μm，光栅高度h2值为0.01-0.500μm，基板的底层厚度h3值为0.02-0.50mm，覆盖层高度h1值为0.025-0.50mm。在TE光照射下，由于防伪标记的亚波长光栅产生了导模共振，可在前方±15°范围内观察到很亮的一种单色防伪标记。

[0010] 制作上述塑钞(币)亚波长光栅导模共振防伪标记的方法和步骤，其特点还在于：对带光栅的字、字母或图标的制作，第一步用超微细光刻和刻蚀方法及工艺，在钢或铜、石英材料上制作出与设计参数尺寸相同的模子；第二步再用滚压或压制方法与工艺，在基板上制作出防伪功能区域上由光栅组成的字、字母或图标；第三步再在压制的光栅表面上，按以下确定的数学关系设计计算确定覆盖层折射率ng和覆盖层高度h1数值，再热覆盖一层部分透明的塑料薄膜覆盖层，制作出本发明的塑钞币：

[0011]

[0012]

[0013]

[0014] 式中，λ为光波波长，θ为入射角，ne为光栅层等效折射率，ns为基板材料折射率，h2为光栅高度和h3为基板底层厚度。

[0015] 本发明与现有技术相比具有以下优点：

[0016] 使用该塑钞(币)亚波长光栅导模共振防伪标记及其制作方法时，由于它的设计技术原理相当复杂，尽管生产工艺相对简单，制作也方便，一但设计和制作参数被确定，就不易被仿造，因此既是一种可广泛应用，并且防伪效果又极好的塑钞(币)防伪标记。

附图说明

[0017] 图1为本发明结构示意图；

[0018] 图2为图1中具有防伪功能局部区域的结构放大图；

[0019] 图3为图2防伪功能区域中一实施例局部细节1字AA剖面的结构放大图[0020] 图4为图2防伪功能区域中另一实施例局部细节1字AA剖面的结构放大图具体实施方式

[0021] 如图1所示，本发明塑钞(币)亚波长光栅导模共振防伪标记，由部分透明的塑钞(币)基板1、基板上的各种可视见图案2、防伪功能区域3和覆盖层6组成。塑钞(币)基板1是一部分透明的塑料(膜或板)，透明度为20％-80％，厚度为0.02-0.5mm；各种普通可视见图案2是用印制的方法将图案印刷到薄膜(或板)上，图案2包括数字、文字、字母和图案，是任何方向和情况有光时都是可视见的；在塑钞(币)基板1上的防伪标记区3大小为5×5-40×40mm，其形状为矩形或方形、圆形、椭圆形和菱形等，区域3内作有不同的由亚波长光栅组成的防伪字、字母或图形4等标记；覆盖层6是另一种部分透明的压制在塑钞(币)基板1上的塑料膜(或板)，透明度为20％-80％，厚度为0.02-0.5mm，覆盖层6与基板1的贴紧面上也作有可视见图案，对应防伪标记区不作，塑钞(币)的所有可视见图案、字、字母和防伪标记均位于基板1与覆盖层6之间。

[0022] 如图2所示，为图1中具有防伪功能局部区域3结构放大图，在该区域内作有不同的由亚波长光栅组成的各种防伪字、字母或图形等标记，图中是对一个数字100进行了结构放大，由图2可见数字100是由压制的单方向长短不一若干条密集分布的亚波长波导光栅5构成，光栅条数和长短由字或图形尺寸决定，光栅条数等于字或图形尺寸除以光栅周期t。

[0023] 如图3所示，为图2防伪功能区域中一实施例局部细节1字AA剖面的结构放大图，在塑钞(币)基板1的防伪标记字、字母或图形上压制了亚波长波导光栅5，其周期为t，t值为0.25-0.75μm，在基板1和防伪功能区域3的上表面还压盖一层部分透明的塑料薄膜覆盖层6，透明度为20％-80％。并且基板1的材料折射率ns、光栅层的等效折射率ne、覆盖层6折射率ng、入射角θ、光栅高度h2、光波波长λ、基板1的底层厚度h3和覆盖层6高度h1存在有以下关系：

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[0025]

[0026]

[0027] 基板1的材料折射率ns值为1.100-2.000，光栅层的等效折射率ne值为1.100-1.900，覆盖层6折射率ng值为1.100-2.000，入射角θ值为±15°，光波波长λ值为0.20-0.75μm，光栅高度h2值为0.01-0.500μm，基板1的底层厚度h3值为0.02-0.50mm，覆盖层6高度h1值为0.025-0.50mm。塑钞(币)在具有TE偏振方向白光照射下，可在防伪功能区域3的前方±15°范围内观察到很亮的红色防伪字、这是由于射入TE偏振白光，经亚波长光栅产生了导模共振，其中有一窄波段的红色光没有透过塑钞(币)基板1，无损耗全部通过覆盖层6反射出来，因而可看到很亮的红色单色防伪字100。

[0028] 如图4所示，为图2防伪功能区域中另一实施例局部细节1字AA剖面的结构放大图，同样在塑钞(币)基板1的防伪标记字、字母或图形上压制了亚波长波导光栅5′，其周期为t′，t′值为0.26-0.70μm，同时光栅高度变为h2′、光栅层的等效折射率变为ne′，光波波长变为λ′，在基板1和防伪功能区域3的上表面同样也压盖一层部分透明的塑料薄膜覆盖层6，透明度为20％-80％，基板1的底层厚度和覆盖层高度分别变为h3′和h1′。这时基板1的材料折射率ns、光栅层的等效折射率ne′、覆盖层6折射率ng、入射角θ、光栅高度h2′、光波波长λ′、基板1的底层厚度h3′和覆盖层6高度h1′存在有以下关系：

[0029]

[0030]

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[0032] 基板1的材料折射率ns值为1.100-2.000，光栅层的等效折射率ne′值为1.150-1.850，覆盖层6折射率ng值为1.100-2.000，入射角θ值为±15°，光波波长λ′值为0.20-0.70μm，光栅高度h2′值为0.01-0.490μm，基板1的底层厚度h3′值为
0.021-0.50mm，覆盖层6高度h1′值为0.026-0.49mm。塑钞(币)在具有TE偏振方向白光照射下，可在防伪功能区域3的前方±15°范围内观察到很亮的绿色防伪字、这是由于射入TE偏振白光，经亚波长光栅产生了导模共振，其中有一窄波段的绿色光没有透过塑钞(币)基板1，无损耗全部通过覆盖层6反射出来，因而也可看到很亮的绿色单色防伪字100。

[0033] 在改变上述光栅周期t、光栅层等效折射率ne、光栅高度h2、基板底层厚度h3和覆盖层6高度h1等后，或者也改变基板材料折射率ns和覆盖层折射率ng，只要它们之间同样保持以下关系：

[0034]

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[0037] 在具有TE偏振方向白光照射下，同前面一样都可在防伪功能区域3的前方±15°范围内观察到很亮的单色防伪字、字母或图形。

[0038] 防伪功能区域3中带光栅的字、字母或图标4，其制作方法和步骤是：第一步用超微细光刻和刻蚀方法及工艺，在钢或铜、石英材料上制作出与设计参数尺寸相同的模子；第二步再用滚压或压制方法与工艺，在基板1上制作出防伪功能区域3上由光栅组成的字、字母或图标图案4；第三步再在压制的光栅表面上再热覆盖一层部分透明的塑料薄膜覆盖层6，制作出本发明的塑钞(币)。