本发明专利技术提供了一种亚波长光栅真彩元件及含有该元件的呈色产品，该亚波长光栅真彩元件由七个结构层构成，由下至上依次为介质层、介质光栅层、介质层、介质-金属光栅层、介质光栅层、介质-金属光栅层和介质层，所述的介质层为由透明介质构成的均匀薄层，所述的介质光栅层和介质-金属光栅层分别为由透明介质与透明介质，和透明介质与金属材料，间隔排列构成的亚波长光栅层。只需改变该亚波长光栅真彩元件的周期及少数几个结构层的深度参数，就能使之在s和p偏振白光及非偏振白光下呈现种类丰富的彩色外貌并具有特殊的光色变效果，可用于彩色装饰、光学防伪和结构色成像等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种亚波长光栅真彩元件及含有该元件的呈色产品，可应用于彩色装饰、光学防伪和结构色成像等领域。
技术介绍
颜色通常是由颜料或染料对入射光特定波段的吸收引起的，然而它也可由有序及无序排列的微结构如光栅、多层膜等对入射光的衍射、干涉及散射产生，此时的颜色常被称为结构色。与传统的颜料呈色相比，结构色的种类更丰富、饱和度更高、颜色更稳定，此外还能展现独特的颜色变化特性如光色变、偏振色变等，这使得它在彩色装饰、高端光学防伪和彩色成像等领域有很好的应用前景。构成激光全息图光栅的周期约为I μ m，它是用之衍射的一级光工作的；但当周期小于入射光波长时，则仅有零级反射光及透射光能够传播，此时的光栅被称为亚波长光栅，它有独特的腔共振和等离子共振特性，用之可创造出颜色及外貌变化非常特殊的结构色光栅微结构。中国专利申请200410009039. 6公开了一种塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记，它由结构单一的一维亚波长介质光栅构成，在s偏振光照射下能产生单色标记；中国专利申请200810126806. X公开了一种安全线，它由基层和一个一维介质光栅层构成， 在光照条件下能呈现一定的颜色及颜色变化效果且反射光是线偏振光。中国专利申请 200910028285.9公开了一种亚波长光栅结构彩色滤光片及制作方法，该滤光片由透明基底和位于基底上的光栅阵列构成，能够透射过滤入射光中的红、绿、蓝光，产生带宽为 O. 08-0. 12 μ m的透射光谱。中国专利申请200910209648. 9公开了一种光学防伪元件，它由基层和一个二维介质光栅层(具有二维表面浮雕光栅的单层介质膜)构成，在偏振镜下观察它具有颜色变化效果，但由于采用了单层介质膜结构，致使其颜色种类及变化效果单一， 仅有红绿变化。中国专利申请201110410055. 6公开了一种光学防伪元件，它由基材、基材上的亚波长浮雕结构和浮雕上的多层介质膜层构成，用以解决现有光学防伪元件颜色种类不够丰富的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种亚波长光栅真彩元件，只需改变该元件的周期及少数几个结构层的深度参数，即能使之在s和P偏振白光及非偏振白光下呈现种类丰富的真彩色外貌，并具有与众不同的光色变效果。本专利技术的另一目的是提供一种包含上述真彩元件的呈色产品。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种亚波长光栅真彩元件，由下至上依次包括介质层5、介质光栅层6、介质层7、介质-金属光栅层8、介质光栅层9、介质-金属光栅层10和介质层11，所述介质层5、7由透明介质构成，所述介质光栅层6、9和介质-金属光栅层8、10分别由 透明介质与透明介质，和透明介质和金属材料，间隔排列构成。在上述技术方案中，所述金属Metal为Ag ;所述透明介质包括折射率为1. 8-2. 4的高折射率介质n' 2、n' 3>n/ 4、n' 5和折射率为1. 38_1. 65的低折射率介质r^、n2、n5、 n6、n7 ;所述介质光栅层6、9及介质-金属光栅层8、10的周期相同，为O. 2-0. 4 μ m ;所述介质-金属光栅层8、10的深度相等，为O. 005-0. 025 μ m,且10内金属Metal与8内介质n' 4 的宽度相等，其与周期Λ的比值f为O. 4-0. 6;所述介质光栅层9内介质n' 5的宽度与Λ 的比值为f ;所述介质光栅层6的深度d2 = d4+d5为O. 04-0. 16 μ m,介质n2的宽度与Λ的比值为f ;所述介质光栅层6和介质层7的总深度d2+d3为O. 05-0. 28 μ m ;所述介质层5、11 的深度为O. 01-1 μ m。上述技术方案中，优选地，所述介质Y 2、Y 3、Υ 4和Y 5的折射率为2. 0-2. 3 ; 所述介质Iiprvrvn6和η7的折射率为1. 45-1. 55 ;所述介质光栅层6、9及介质-金属光栅层8、10的周期为O. 25-0. 35 μ m ;所述占宽比f为O. 45-0. 55 ;所述介质-金属光栅层8、10 的深度为O. 015-0. 02 μ m ;所述介质光栅层6的深度为O. 06-0. 12 μ m ;所述介质光栅层6和介质层7的总深度为O. 06-0. 15 μ m ;所述介质层5、11的深度为O. 1-0. 8 μ m。在实际应用中，所述亚波长光栅真彩元件可进一步包括用以全部吸收或部分吸收透射光的吸收层，所述吸收层形成为覆盖所述介质层5的至少一部分。此外，所述吸收层上可以形成有能够被分辨的文字、符号和图案。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有呈色技术相比具有下列优点1.本专利技术的真彩兀件,含有亚波长介质光栅和亚波长介质-金属光栅结构层,它的种类丰富的颜色外貌主要源于这些光栅的腔共振和等离子共振特性，在外观上表现为反射光呈现特殊的颜色及光色变效果。2.本专利技术的真彩元件，具有四个关联的光栅结构层，深度满足d4 = d6，d2 = d4+d5， 这使之能产生种类丰富的颜色外貌，该外貌主要由之深度和周期及介质层7的深度参数控制。3.本专利技术的真彩元件，可以通过调整透明介质的折射率及七个结构层的结构参数来优化反射光谱的形状和带宽，从而达到改善其颜色的饱和度和亮度的目的。4.本专利技术的真彩元件，在s和P偏振白光及非偏振白光照射下，能够产生相同的， 和/或不同的，真彩色外貌，可用于彩色装饰、光学防伪和结构色成像等领域。用于前两者时，可使该元件(或由之组成的文字、图形和图案)在某偏振光下的颜色外貌和其在非偏振光下的相同而在另一偏振光下的颜色却与之不同，这样就能实现基于偏振光的信息隐藏及偏振光色变。而用于结构色成像时，可先设计多种颜色的真彩元件，然后用之作为呈色介质来复制彩色图像，此时的图像会有与众不同的颜色外貌和光色变效果。附图说明图2为本专利技术实施例中亚波长光栅真彩元件的结构示意图。图3为本专利技术实施例一中亚波长光栅真彩兀件的s和P偏振光及非偏振光的光谱图4为本专利技术实施例二中亚波长光栅真彩兀件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图与色品图。5为本专利技术实施例三中亚波长光栅真彩兀件的s和P偏振光及非偏振光的光谱图1为入射光照射及反射光检测的示意图。与色品图。图6为本专利技术实施例四中亚波长光栅真彩元件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图7为本专利技术实施例五中亚波长光栅真彩兀件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图8为本专利技术实施例六中亚波长光栅真彩元件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图9为本专利技术实施例七中亚波长光栅真彩元件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图10为本专利技术实施例八中亚波长光栅真彩兀件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图11为本专利技术实施例九中亚波长光栅真彩兀件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图12为本专利技术实施例十中亚波长光栅真彩兀件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图13为本专利技术实施例^ 中亚波长光栅真彩兀件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。图14为本专利技术实施例十二中亚波长光栅真彩元件的s和P偏振光及非偏振光的光谱与色品图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述。参见附图1，为入射光照射及反射光检测的示意图。入射平面I与光栅4所在的平面垂直且与X轴的夹角Ψ为0°或90本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种亚波长光栅真彩元件，由下至上依次包括介质层5、介质光栅层6、介质层7、介质?金属光栅层8、介质光栅层9、介质?金属光栅层10和介质层11，其特征在于：所述介质层5、7和11由透明介质构成，所述介质光栅层6、9和介质?金属光栅层8、10分别由透明介质与透明介质，和透明介质与金属材料，间隔排列构成。
【技术特征摘要】
1.一种亚波长光栅真彩元件，由下至上依次包括介质层5、介质光栅层6、介质层7、介质-金属光栅层8、介质光栅层9、介质-金属光栅层10和介质层11，其特征在于所述介质层5、7和11由透明介质构成，所述介质光栅层6、9和介质-金属光栅层8、10分别由透明介质与透明介质，和透明介质与金属材料，间隔排列构成。2.根据权利要求1所述的亚波长光栅真彩元件，其特征在于所述透明介质包括高折射率介质n' 2>n/ 3、n' 4、n' 5和低折射率介质n1、rV rV ne、rV ;所述介质光栅层6、9及介质-金属光栅层8、10的光栅周期Λ相同；所述介质-金属光栅层8、10的深度相等，10 内金属Metal和8内介质n' 4的宽度相等且与Λ的比值f为O. 45_0. 55 ;所述介质光栅层 6的深度d2为d2 = d4+d5,介质n2的宽度与Λ的比值为f ;所述介质光栅层9内介质n' 5 的宽度与Λ的比值为f。3.根据权利要求2所述的亚波长光栅真彩元件，其特征在于所述介质-金属光栅层8、10的金属材料为Ag ;所述介质η' 2> n' 3、n' ‘和]!' 5的折射率为1. 76-2. 4,优选值为2. 0-2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永利，刘文霞，陈蕴智，蔡圣燕，赵小梅，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。