Nanooptical elements for visual verification

AbstractThis paper focuses on the development of flat diffractive optical elements (DOEs) for protecting banknotes, documents, plastic cards, and securities against counterfeiting. A DOE is a flat diffractive element whose microrelief, when illuminated by white light, forms a visual image consisting of several symbols (digits or letters), which move across the optical element when tilted. The images formed by these elements are asymmetric with respect to the zero order. To form these images, the microrelief of a DOE must itself be asymmetric. The microrelief has a depth of ~ 0.3 microns and is shaped with an accuracy of ~ 10–15 nm using electron-beam lithography. The DOEs developed in this work are securely protected against counterfeiting and can be replicated hundreds of millions of times using standard equipment meant for the mass production of relief holograms.

Download Full-text

On a problem of the synthesis of binary nano-optical elements

Numerical Methods and Programming (Vychislitel'nye Metody i Programmirovanie) ◽

10.26089/nummet.v17r438 ◽

2016 ◽

pp. 415-424

Author(s):

А.А. Гончарский ◽

С.Ю. Серёжников

Keyword(s):

Electron Beam ◽

Augmented Reality ◽

Electron Beam Lithography ◽

Optical Element ◽

Diffractive Optical Elements ◽

Partial Loss ◽

Optical Elements ◽

Optical Images ◽

Augmented Reality Technology ◽

Security Label

В рамках широко распространенной технологии Augmented Reality обсуждается возможность контроля подлинности защитных оптических меток на основе бинарных нанооптических элементов. С помощью смартфона фотографируют изображение защитной метки. Полученное изображение интерпретируется как дифракционный оптический элемент. В приближении Френеля рассчитывают изображение, формируемое дифракционным оптическим элементом, которое используют для идентификации подлинности защитной метки. Защитная метка представляет собой фазовый оптический элемент, глубина микрорельефа которого не превышает 0.5 мкм. Нанооптические элементы изготавливаются с помощью электроннолучевой литографии. Разработанные нанооптические элементы устойчивы к частичному повреждению микрорельефа и могут быть использованы для идентификации банкнот, документов и др. This paper deals with optical security label identification technology as a part of augmented reality technology. Security labels are based on binary nanooptical elements and are photographed using a smartphone. Photographed images are interpreted as diffractive optical elements. Optical images formed by these diffractive elements are computed using the Fresnel approximation. These images are used to identify the security labels. A security label consists of a phase optical element whose microrelief height is of no more than 0.5 $\mu$m. Nanooptical elements are manufactured using electron-beam lithography. The optical security labels are resistant against microrelief damages and can withstand partial loss of an image. The optical elements developed can be used to protect and identify banknotes, documents, etc.

Download Full-text

Computer synthesis of diffractive optical elements for forming 3D images

Numerical Methods and Programming (Vychislitel'nye Metody i Programmirovanie) ◽

10.26089/nummet.v18r102 ◽

2017 ◽

pp. 11-19

Author(s):

С.Р. Дурлевич

Keyword(s):

Optical Element ◽

Diffractive Optical Element ◽

Diffractive Optical Elements ◽

Optimal Parameters ◽

Optical Elements ◽

Standard Equipment ◽

3D Images ◽

Security Feature ◽

Diffractive Element ◽

Visual Security

Предложен метод расчета и синтеза микрорельефа дифракционного оптического элемента, формирующего новый визуальный защитный признак - эффект смены одного 3D-изображения на другое 3D-изображение при повороте дифракционного оптического элемента на 90 градусов. Разработаны эффективные алгоритмы расчета микрорельефа дифракционного оптического элемента. Методами математического моделирования определены оптимальные параметры дифракционного оптического элемента. С помощью электронно-лучевой технологии изготовлены образцы оптических защитных элементов, формирующих визуальный эффект смены 3D-изображений при освещении оптического элемента белым светом. Разработанные оптические элементы могут тиражироваться с помощью стандартного оборудования, используемого для изготовления защитных голограмм. Новый защитный признак легко контролируется визуально, надежно защищен от подделки и предназначен для защиты банкнот, документов, идентификационных карт и др. A method is proposed to compute and synthesize the microrelief of a diffractive optical element to produce a new visual security feature: alternation of two 3D color images when the diffractive element is rotated by 90 degrees. Effective algorithms for computing the micro-relief of an optical element are developed. Optimal parameters of the diffractive optical element are determined using methods of mathematical modeling. Sample optical security elements that produce 3D to 3D visual switch effect when illuminated by white light were manufactured using the electron-beam lithography. The optical elements developed can be replicated using a standard equipment employed for manufacturing security holograms. The new optical security feature is easy to control visually, safely protected against counterfeit, and designed to protect banknotes, documents, ID cards, etc.

Download Full-text