一种基于非厄米耦合原理的光电子条码系统

摘要

本发明涉及一种基于非厄米耦合原理的光电子条码系统，所述条码识别装置包括衬底，所述衬底上固设有一层绝缘层，所述绝缘层上设置有若干根相互平行且形状尺寸相同的硅导线，且相邻的硅导线之间距离相等，每根硅导线两端均引出导线与电位测量计相连，所述电位测量计与处理器相连；所述衬底中部设置有用于供激光器发出激光通过的通孔，所述激光器相对于所述衬底固定；所述激光器发出的激光照射在条码上后反射到硅导线上时，硅导线与衬底之间发生近场耦效应，并使得硅导线与衬底形成的谐振器产生振幅完全抑制，所述处理器根据硅导线中电位值为最小值的两根硅导线的位置信息计算出激光反射点的所在的位置。本发明能够为微纳米器件提供条码标识。

说明书

技术领域

本发明涉及微纳光子器件及微系统技术领域，特别是涉及一种基于非厄米耦合原理的光电子条码系统。

背景技术

目前广泛使用的条码是商品流通供应链中的重要标识，在生产和生活中发挥了重要作用，但各行业普遍使用的商品条形码的标准尺寸是37.29mmx26.26mm，在微小物品表面难以使用。在生产和生活中存在各种微小器件，开发适合微小器件身份标识的条码系统具有广泛的应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于非厄米耦合原理的光电子条码系统，能够为微纳米器件提供条码标识。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于非厄米耦合原理的光电子条码系统，包括条码识别装置，包括条码识别装置，所述条码识别装置包括衬底，所述衬底上固设有一层绝缘层，所述绝缘层上设置有若干根相互平行且形状尺寸相同的硅导线，且相邻的硅导线之间距离相等，每根硅导线两端均引出导线与电位测量计相连，所述电位测量计与处理器相连；所述衬底中部设置有用于供激光器发出激光通过的通孔，所述激光器相对于所述衬底固定；所述激光器发出的激光照射在条码上后反射到硅导线上时，硅导线与衬底之间发生近场耦效应，并使得硅导线与衬底形成的谐振器产生振幅完全抑制，所述处理器根据硅导线中电位值为最小值的两根硅导线的位置信息计算出激光反射点的所在的位置。

所述相邻的硅导线之间的距离为所述激光器发出激光的波长的五分之一。

所述绝缘层的厚度为15-20nm。

所述绝缘层为透明氧化铝隔离层。

所述衬底为长方体形状的银基体。

所述条码包括基体，所述基体的工作面的表面上刻有一组相互平行的矩形凹槽或凸起。

所述基体的工作面和矩形凹槽/凸起表面为能够漫反射光线的表面。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明具有体积小、信息量大、耐磁场、低延迟、保密性强以及能耗低等优点，并能为诸如芯片、光电器件等各种微纳米器件提供一种条码标识。

附图说明

图1是本发明实施方式的结构示意图；

图2是本发明实施方式中二维条形码主视图；

图3是本发明实施方式中二维条形码俯视图；

图4是本发明实施方式中条码识别装置主视图；

图5是本发明实施方式中条码识别装置俯视图；

图6是本发明实施方式中基于非厄米耦合特定频率激光探测原理示意图；

图7是本发明实施方式中点光源位置探测原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种基于非厄米耦合原理的光电子条码系统，如图1所示，包括条码识别装置和条码两部分。

所述条码包括基体，所述基体的工作面的表面上刻有一组相互平行的矩形凹槽/凸起。所述基体的工作面和矩形凹槽/凸起的表面为能够漫反射光线的表面。如图2和图3所示，所述基体15是具有长方体形状的二维条形码基体，其一侧的工作面16的表面上刻有一组相互平行且宽度、深度以及相邻间距都不一定相等的矩形凹槽17，二维条形码的工作面16和矩形凹槽17的每个槽底面都制成可以漫反射光线的表面，如此基体15、工作面16和矩形凹槽17构成一个二维条形码。

如图4和5所示，所述条码识别装置包括衬底11，该衬底11为长方体形状的银基体。所述衬底11上固设有一层具有一定厚度的绝缘层12，该绝缘层12为透明氧化铝隔离层。所述绝缘层12上设置有若干根相互平行且形状尺寸相同的硅导线13，且相邻的硅导线之间距离相等，该距离根据所用激光波长确定。每根硅导线13两端均引出导线23与电位测量计相连，所述电位测量计与处理器相连；所述衬底中部设置有用于供激光器18发出激光通过的通孔14，所述激光器18相对于所述衬底11固定，如此衬底11、绝缘层12和硅导线13构成了条码识别装置。

本实施方式中，二维条形码可采用常规光刻技术加工。条码识别装置主要参数：单根硅导线13的截面60*100nm，中心间距145nm，衬底11材料为金属银，光源18发出的波长为727nm。采用常规的微纳米加工工艺，在SOI片上，先用电子束光刻，刻蚀出硅纳米线，然后用ALD工艺沉积一层氧化铝隔离层(15-20nm)，再用电子束蒸发，沉积银衬底。当光源波长727nm，入射角度为50°时，可达到完全抑制。

工作时，所述激光器发出的激光垂直照射到条码(工作面16或矩形凹槽17的槽底面)上，条码相对条码识别装置保持一定距离并做平行移动(如：按照图1中V的方向运动)，使得激光器18发出的激光依次扫描条码的工作面16和矩形凹槽17后反射到硅导线上。由于硅导线与银衬底之间发生了近场耦效应，所述处理器能够根据硅导线中电位值为最小值的两根硅导线的位置信息计算出激光反射点的所在的位置。当激光扫过二维条形码的工作面16和每个矩形凹槽17时，条码识别装置可以读出条码的工作面16以及每个矩形凹槽17的几何信息与位置信息。

本实施方式的读码原理是基于非厄米耦合特定频率激光探测原理实现的。图5中，1和2是硅材料制成的相互平行的导线，L1是空间垂直射向导线1和导线2的激光平行光束，L2是L1向导线1和导线2所在平面上投影得到的投影线，θ是入射角(激光平行光束L1与导线1和导线2所在平面的法线之间所夹的锐角)，7是具有一定厚度的透明氧化铝隔离层(绝缘层)，8是银衬底。导线1和导线2固连在透明氧化铝隔离层7上，透明氧化铝隔离层7与银衬底8固连。3和4是固连在导线1和导线2两端的引出导线，5和6是电位计，可以通过引出导线3和引出导线4分别测出导线1和导线2两端的电位差。

当激光照射到单根硅导线时，硅导线会被照亮，同时硅导线两端产生电位差。在图5中，对于特定波长的光束L1(如：光源波长范围700-750nm)，若导线1和导线2之间的距离以及氧化铝隔离层7厚度恰当(如：导线1和导线2之间的距离为光波长五分之一，氧化铝隔离层7厚度15-20nm)时，此种情况下的两个相互平行的导线1和导线2以及银衬底8一起构成了一个谐振器，在光束L1照射下，导线1、导线2与银衬底8之间会发生近场耦效应，此时导线1和导线2的亮度以及两端的电位差会发生改变。根据耦合模理论，导线1和导线2两端的电位差与入射角θ相关，特别是，通过精心设计参数，可以实现某一入射角度θ

基于上述原理，一种点光源位置探测原理如图6所示，图中，1a是若干根相同的由硅材料制成的相互平行的导线组，7a是具有一定厚度的透明氧化铝隔离层(绝缘层)，8a是银衬底，恰当设置导线组1a、隔离层7a以及银衬底8a的尺寸，使得导线组1a中相邻导线均符合上述非厄米耦合现象发生的条件；S是能够发出或反射特定波长光的散射光源，θ

根据导线组中的2根暗导线位置可求出光源位置。设置直角坐标系oxy，在直角坐标系oxy中，A1点的座标记为(x1,y1)，A2点的座标记为(x2,y2)，光源S点的座标记为(x3,y3)，则可根据A1点的座标(x1,y1)、A2点的座标(x2,y2)以及θ