本研究結合飛秒激光

與(yu) 人工智能的雙重技術優(you) 勢

為(wei) 下一代國家級身份證卡安全

提供有力防偽(wei) 屏障

並進一步推動飛秒激光技術

在身份安全領域的發展

該研究工作獲得了國家自然科學基金麵上項目

和青年項目的資助

當前，偽(wei) 造身份證、護照等高價(jia) 值身份識別證件成為(wei) 個(ge) 人信息安全乃至國家安全麵臨(lin) 的嚴(yan) 峻挑戰。為(wei) 應對這一風險，傳(chuan) 統的防偽(wei) 技術構建起了複雜的“製證工藝長城”，意在打造工藝壁壘，提高仿造的技術難度和成本。然而，這一方法存在一個(ge) 致命缺陷：證件本身沒有獨一無二的物理防偽(wei) 標識，缺少“證卡載體(ti) ”與(yu) “識別個(ge) 人”之間的唯一性綁定防偽(wei) 元素。一旦關(guan) 鍵工藝被破解，證件即可輕鬆複製，帶來難以估量的風險。

飛秒光場空間整形打印

針對防偽(wei) 領域的這一問題，物理不可克隆（PUF，Physical Unclonable Function）技術出現，成為(wei) 極具潛力的解決(jue) 方案。這項技術能夠為(wei) 每個(ge) 證卡打造專(zhuan) 屬的“生物指紋”，在物理層麵上實現了真正的不可複製性。但是，目前大部分PUF標簽仍通過緩慢的化學合成實現，存在性質不穩定、製造效率低等問題，難以進行大規模批量生產(chan) 。

為(wei) 解決(jue) 影響PUF實際應用中的瓶頸問題，石理平教授研究團隊創新利用飛秒激光技術，在矽與(yu) 金屬多層納米膜前驅體(ti) 上激發表麵等離子體(ti) 波的幹涉效應，生成獨特的PUF納米紋理。該納米紋理在飛秒激光照射的0.1秒內(nei) 即可形成，無需依賴緩慢化學反應過程，也不使用有毒有害原料，微觀防偽(wei) 圖案得以高質量、快速打印，顯著提升生產(chan) 效率。

具有PUF防偽(wei) 圖案的模擬身份證卡

此外，飛秒激光“冷加工”的特性，使其能夠兼容常用的聚合物證卡材料。考慮到身份證卡的使用場景及用戶心理，PUF納米紋理的防偽(wei) 圖案在宏觀上呈現可變結構色，兼顧高安全等級防偽(wei) 特性的同時，也提高了證卡防偽(wei) 元素的美觀性。

(c)PUF微型二維碼；(d)PUF隨機納米紋理；(e)具有陣列防偽(wei) 標記的聚碳酸脂薄膜

相關(guan) 研究還表明，這種PUF納米紋理在飛秒激光作用下，矽的晶態從(cong) 非晶態轉變到多晶態，並在紋理表麵形成氧化層保護膜，極大地增強了其防複製性。這一獨特的飛秒激光誘導重結晶PUF納米紋理具備生物指紋般的獨特性，在光學顯微鏡、掃描電鏡和原子力顯微鏡等檢測設備下顯示出極高的防偽(wei) 特性，克服了傳(chuan) 統浮雕結構PUF可能被掃描光刻或納米壓印複製的技術難題。

微型防偽(wei) 二維碼的可變結構色

為(wei) 使這項防偽(wei) 技術在實際應用中更具便利性和普適性，研究團隊進一步將輕量化神經網絡mobilesViT應用到PUF納米紋理的識別認證，構建了身份證卡從(cong) 生產(chan) 製造到終端認證的完整防偽(wei) 體(ti) 係。