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激光防伪技术原理及其发展历史 [复制链接]

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离线jackaroo

助理工程师

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只看楼主倒序阅读楼主发表于: 2006-06-04

— 本帖被 cyqdesign 从光电技术移动到本区(2007-06-26) —

激光防伪技术包括激光全息图象防伪标识、加密激光全息图象防伪标识和激光光刻防伪技术三方面。

　　　一. 第一代激光防伪技术

　　　第一代激光防伪技术是激光模压全息图象防伪标识。

　　全息照像是由美国科学家伯格（Ｍ · Ｊ· Ｂｕｅｒｇｅｒ）在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，并与伽柏（Ｄ· Ｇａｂｅｒ）一起建立了全息照像理论：利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束（参考光束）产生干涉图样即可把位相“合并”上去，从而用感光底片能同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图象。但是，全息照像是根据干涉法原理拍摄的，须用高密度（分辨率）感光底片记录。由于普通光源单色性不好，相干性差，因而全息技术发展缓慢，很难拍出像样的全息图。直到６０年代初激光出现之后，其高亮度、高单色性和高相干度的特性，迅速推动了全息技术的发展，许多种类的全息图被制作出来，全息理论得到很好的验证，但由于拍摄和再现时的特殊要求，从诞生之日起，就几乎一直被局限在实验室里。

　　 70年代末期，人们发现全息图片具有包括三维信息的表面结构（即纵横交错的干涉条纹），这种结构是可以转移到高密度感光底片等材料上去的。１９８０年，美国科学家利用压印全息技术，将全息表面结构转移到聚酯薄膜上，从而成功地印制出世界上第一张模压全息图片，这种激光全息图片又称彩虹全息图片，它是通过激光制版，将影象制作在塑料薄膜上，产生五光十色的衍射效果，并使图片具有二维、三维空间感，在普通光线下，隐藏的图象、信息会重现。当光线从某一特定角度照射时，又会出现新的图像。这种模压全息图片可以像印刷一样大批量快速复制，成本较低，且可以与各类印刷品相结合使用。至此，全息摄影向社会应用迈出了决定性的一步。

　　由于当时这种模压全息图片的制作技术是非常先进的技术，只有少数人掌握，于是就被用作防伪标识。其防伪的原理是：

　　1.　在激光全息图片拍摄的整个过程中，如果有一项条件不同（如拍摄彩虹全息的条件），则全息标识的效果就会有差异。

　　2.　这种全息图象的全息信息用普通照相无法拍摄，因而全息图案难以被复制。

　　第一个应用全息图片作为防伪标识的是ＪｏｈｎｎｙＷａｌｋｅＷｈｉｓｈｙ（一种威士忌）。它在泰国应用时，据说销售额增加了４５％左右。

　　激光模压全息防伪技术传入我国是在80年代末90年代初，特别是1990年至1994年期间，全国各地引进生产线上百条，占当时世界生产厂家的一半多。在引进初期，这种防伪技术确实起到了一定的防伪作用，但是随着时间的推移，激光全息图象制作技术迅速扩散，如今早已被造假者从各个方面攻破，几乎完全失去了防伪的能力。

　　技术评论

　　激光防伪标识的在其产生时就具有如下先天的缺陷：

　　1.仅仅依靠制作技术的保密和控制来防伪。

　　2.属于简单观察类防伪技术，其观察点主要是看是否是全息图象，其次是看图案是否符合公布的图案，但普通消费者只有在仔细对比时才可以分辨出两种不同版本的全息标识。

　　3.没有防止防伪标识本身被再次利用的技术方法。

　　4.没有防止附有防伪标识的包装被再次利用的技术方法。

　　5.没有防止造假者利用收买、行贿等手段获得防伪标识的技术方法。

　　二. 改进的激光全息图象防伪标识

　　由于第一代激光全息防伪标识已经完全失去了防伪功能，人们不得不开始对其进行改进。改进的方法主要有三种：第一种是采用计算机技术改进全息图象，第二种是研制成了透明激光全息图象防伪标识，第三种是反射激光全息图象防伪标识。

　　2.1 应用计算机图象处理技术的改进：

　　计算机图象处理技术改进激光全息图象经过了两个阶段的发展，第一个阶段是计算机合成全息技术，这种技术是将一系列普通二维图像经光学成像后，按照全息图象的原理进行一系列的处理，并记录在一张全息记录材料上形成计算机象素全息图象，观察这种象素全息图象时，可在不同的视角看到不同的三维图像，其图形和彩色都具有异常灵活多变的动态效应，并且不受再现光线方向的限制。第二阶段是计算机控制直接曝光技术，与普通全息成像不同，这种技术不需要拍摄对象，所需图形完全由计算机生成，通过计算机控制两相干光束以像素为单位逐点生成全部图案，对不同点可改变双光束之间的夹角，从而制成具有特殊效果的三维全息图.。

　　　2.2 透明激光全息图象防伪技术：

　　普通的激光全息图象是用镀铝的聚酯膜经过模压(也可以先用聚酯薄膜经过模压再镀铝)而成，镀铝的作用是增加反射光的强度使再现图像更加明亮，照明光和观察方向都在观察者这一侧，这样的激光彩虹模压全息图是不透明的。透明激光全息图象的改进之处实际上就是取消了镀铝层，全息图象直接模压在透明的聚酯薄膜上。1996年，我国公安部又决定将透明激光彩虹模压全息图应用在居民身份证上，身份证被透明膜整个覆盖和封住，当在光线下观察其正面时，不但能看清证件，还能看到透明膜上再现出来的二维三维彩虹全息图像(长城及中国的中英文字样) 。

　　　2.3 反射激光全息图象防伪技术：

　　反射全息图是将入射激光射到透明的全息乳胶介质上，一部分光作为参考光，另一部分透过介质照亮物体，再由物体散射回到介质作为物光，物光和参考光相互干涉，在介质内部生成多层干涉条纹面，介质底片经处理后在介质内部生成多层半透明反射面(例如6微米厚的乳胶层里可以有20多个反射面 )。全息图的再现过程，则是用白光点光源照射全息图，介质内部生成的多层半透明反射面将光反射回来，迎着反射光看，可以看到原物的虚像，因而称为反射全息图。

　　　技术评论

　　激光防伪技术的这些改进并没有也不太可能延长激光全息图象防伪技术的生命周期，因为这些改进只是不同程度地增加了图象的制造难度，没有能改进掉哪怕是一条激光全息图象防伪的先天不足，原有的问题依然存在。

　　　三. 加密全息图象防伪技术

　　加密的全息图象是采用诸如随机位相编码图象加密、莫尔编码图象加密、激光散斑图象加密这类光学图象编码加密技术，对防伪图象进行加密，得到不可见的或变成一些散斑的加密图象。其中随机位相编码加密的图象是隐形的，只有使用专门的光电解码机才能够显示出原来的图象，不适合一般商品，目前主要用于各种证卡的防伪。莫尔编码加密和激光散斑加密的图象只有与解码光栅或解码散斑叠合，才能够显示出原来的图象，可用于一般商品防伪。

　　加密图象防伪的原理是加密后的图象不可见或是一片噪光，而且如没有密钥很难破译，所以具有一定的防伪功能。

　　　技术评论

　　其实，这些技术本是一种图象加密技术，用于防伪实在是勉为其难。首先是随机位相编码加密的图象，虽然需要专门的仪器才能显示出来，但是在造假呈现高技术化、国际化的今天，拥有何难？破译何难？至于莫尔编码加密和激光散斑加密的图象就更容易仿造了，因为消费者随所购买的商品一起得到的不仅是含有加密图象的防伪标识，还有用于验证真伪的解码光栅或解码散斑，这样以来，图象的加密在防伪中根本就未起到任何作用，这种防伪标识的防伪完全依靠加密图象的制造技术的掌握难度，而掌握这种技术却并不是十分困难的事情。

　　　四. 激光光刻防伪技术

　　激光光刻防伪技术又称激光编码技术，也称激光 “烧字”技术。由于激光编码机造价昂贵，应用不够广泛，只在大批量生产或其他印刷方法不能实现的场合使用。正因为如此，才使它在防伪包装方面发挥了作用。激光编码封口技术是一种较好的容器防伪技术。在产品被充填完毕并封口加盖后，在盖与容器接缝处进行激光印字，使字形的上半部分印在盖上，下半部分印在容器上。此技术的防伪作用在于：

　　（１）包装容器不能复用。新盖与旧容器相配字迹很难对齐。

　　（２）激光器价格昂贵，且在生产线上编码印字。一般制假者难于投巨资购买此设备。

　　（３）厂家可任意更换印字模板，不同日期用不同模板，更换细节仅少数人知晓，外人较难破解。

　　从防伪效果看，激光编码技术甚至比激光全息图象技术还好。激光全息标识是由印刷厂印制，使用标识的厂家不能确保该母版不从印刷环节外流或非法复制。对于制假者来说，激光全息标识可直接分批购得，无须设备投资，也不需掌握该技术。而使用激光编码技术防伪，制假者遇到的第一难题就是昂贵的设备投资。激光编码机价格贵，且必须在线使用，加上字形模板的更换变型的隐秘性，使那些分散的中小型工厂难以制假。由于这些原因，用激光编码技术的包装寿命要长于用激光全息标识的包装的寿命。

　　　技术评论

　　　激光光刻防伪虽然防伪效果优于一些防伪标识，但也存在如下缺点：

　　　1.由于激光编码机造价昂贵，中小企业难以采用。

　　　2.依靠高投资壁垒防止造假，一旦造假者拥有了这种装备，其防伪作用立即失效。

　　　总技术评论：

　　激光全息防伪技术是近年来在国内外受到普遍关注的一项现代化激光应用技术成果，它以深奥的全息成像原理及色彩斑斓的闪光效果而受到消费者的青睐与喜爱。激光全息防伪标识可广泛应用于轻工、医药、食品、化妆品、电子行业的名优商标、有价证券、机要证卡及豪华工艺品等与一般印刷商标相比，它具独特的优势与魅力。但国内的生产厂家极多且管理极为混乱，大大地影响其在大众心目中的信誉度。本技术适合与其它防伪结合使用，如激光全息综合防伪、激光电码复合式、激光油墨复合式、包装激光复合式等等。

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