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防伪资讯   / Security information

激光全息的蜕变之路

分类:
防伪资讯
作者:
苏州印象
来源:
www.gzlaser.com
发布时间:
2021/01/18 11:30
浏览量
【摘要】:
一、激光全息的由来

1948年,丹尼斯・盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法,随后用实验证实这一想法,并制成世界上第一张全息图,即早期的同轴全息图,即物光和参考光在一条光路上得到的全息图,这一时期的全息图被称为第一代全息图,标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题,一个是再现的原始像和共轭像分不开,另一个是光源的相干性太差。因此在这十多年中,全息技术进展缓慢。

 



Dennis Crabor

 

直到1960年美国物理学家梅曼发明的红宝石激光器的出现,提供了一种高相干度光源,为全息技术发展提供了可能。利思和乌帕特尼克斯(1962)提出了第二代全息技术,也被称为离轴全息技术,它解决了光源的问题,并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展,但是激光再现的全息图失去了色调信息。

 



该红宝石激光器发出的光,是波长694.3nm的红光。
 

紧接着,科学家们开始致力于研究第三代全息术。这是用激光记录,而用白光再现的全息图,在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域得到了应用,例如:像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。而我们今天所运用的大部分全息制品都来源于第三代全息术中的模压全息。
 

国人对于模压全息的第一次接触是在通过北京邮电大学徐大雄教授参加的一次国际会议上发生的,据徐大雄教授回忆:“ 我第一次看见把激光全息用在防伪上,是1982年在美国参加一个国际会议时, 当时一家美国钞票公司在信用卡上做了一个全 息防伪图。过去用假证件很容易就能把钱从银 行取出来,据说自从采用了这个全息图之后,美国银行的损失大大减少,因为这个全息图国际上却没有几家能做,美国首先把它做出来并应 用在信用卡防伪上,取得了非常好的效果。那次会议期间,我还在美国一本很有名的杂志,《国家地理》杂志的封面上看到一个激光全息防伪图,三维图像,一只栩栩如生、非常漂亮的老鹰, 因为美国喜欢用老鹰来做他们国家的象征。这只老鹰引起了业界所有人士的关注,因为这是 首次把全息图用在杂志防伪上并做得如此精美。当时我就在想:我们中国一定要掌握这项技术 并把它应用在防伪领域。回国之后,我立即申请 了这样一个课题,边讲课,边带研究生,边做实验。经过4 年的努力,到 1986年时,我们已基本上掌握了这项技术。”

 



徐大雄等老一辈全息工作者

 

二、走上防伪坎途

模压全息技术在1970年发明,从1980年代初始,西方发达国家开始了激光全息产业化过程,以反射型显示全息和模压彩虹全息为主导的商用全息技术得到迅速发展,尤其是后者,由于实现工业化规模性生产,模压全息制品的商业市场不断扩大,应用范围也相当广泛,模压全息技术确定了作为新型特种印刷术的地位。而我国的全息模压技术产业化发展大致可分为四个阶段:
 

第一阶段:1986~1991年,属于初创阶段。工艺技术、设备制造上处于研究、开拓、引进消化时期,模压彩虹全息标识作为一种重要的防伪手段,进入市场并获得成功应用,国内一些著名产品采用了激光全息标签,这时期生产、研究单位仅有少数几家,属市场探索和开拓阶段,初步获得一些效益,起到了产业示范作用。

 

在1987年1月5日中国邮政发行的首日封上,这是真正意义上中国第一张商用模压防伪全息图。

 

第二阶段:1991~1993年,普及发展阶段。模压全息技术在国内迅速普及,尤其在全息防伪标识的规模生产方面有了突飞猛进的发展,产值、产量大幅度提高。模压全息制品生产企业除少数几个内地省、区外在各省市均有分布,技术、设备已不单纯依靠引进,国内已能自主研制和开发,据不完全统计,当时国内从事全息技术研究、制品生产、设备制造、材料供应的单位超过300家,全息标识作为一种新的标识形成逐步被企业所接受,国内很多驰名商标及名优产品已采用了全息标识,消费者在购买商品时,也会认明全息防伪标识。

 

1996年,中国全息光学协会国际会议,在徐大雄教授(左十三)的努力下国际全息制造家协会的秘书长来到中国,看一看我国全息事业的发展,他看后大吃一惊,发现中国人了不起,中国的激光全息技术不能忽视。

 

第三阶段:1993~2003年,对技术、工艺的提高阶段。这一阶段的全息模压制品已经完成了从单纯的对数量到对技术、工艺独创性、唯一性、前瞻性的改观,质量总体上向前迈了一大步。期间1993年3月在山东青岛,中国全息协会(Chinese Holography Association 简称CHA)正式成立,并加入了国际全息制造家协会(IHMA),它标志着我国全息事业发展进入了一个新的历史时期。
 



1996年苏大HPC设计创作的“京剧脸谱”,被全息界公论认为代表了当时中国模压全息制版技术的最高水准

 

但是不得不承认在这一阶段的全息制品与国外某些公司的产品相比差距依然不小。这个差距主要是工艺方面的。我国激光全息图的很多工艺技术都不如美国,做出来不精致,不能马上吸引住人的眼球,这是我们应该研究和改进的方面。也是从这阶段开始似乎的全息防伪技术的红利期即将过去,剩下的只能面对来自市场的竞争,各企业的技术来源、投资规模、设备性能、区域经济、人才条件各不相同、市场深度开发不够,许多企业面临很多困难,少数企业已开始倒闭。
 

第四阶段:2003年至今,部分传统的防伪全息企业开始走向细分市场,不再单纯的靠标签、证卡作为主营产品,而是向绿色产业、各类产品的包装、装饰、表面处理技术进行组合嫁接,也就是说原本主要用作防伪功能的模压全息的商品属性已经从一个成品转向半成品进行过度,半成品更多用于印刷底材或印刷辅材,这也符合市场的真实情况。

 

首先,利用单一技术进行防伪标识制作,存在的问题在于,其关键技术仅为母版的制作工艺一项,一旦此类防伪标识的母版被解密或失窃,造假者生产出来的膜压图案便与正规商标没有区别。

 

其次,对于设计专业且制作过程过于复杂的“镭射”"防伪标识,在使用时存在的主要问题在于这些过于专业化的“镭射”标识虽不易被造假者防制,但也会让使用者感到困惑。

 

在互联网时代的今天单打独斗的“全息防伪标识”似乎已经跟不上时代,二维码追溯、新型材料的防伪手段层出不穷,消费者对单纯激光防伪认可度的下降,使得这个产业迫切需要自救。

 

三、淡化防伪,回归视觉艺术之美

抛开全息防伪的条条框框,我们能够看到的就是全息独特的色彩,不应该忘记的是全息图的另一个作用就是艺术观赏,它不仅仅是一个高科技,更是一种高颜值。通过对全息微纳结构的精准控制来实现视觉上的色彩变幻、动态和立体感,实现印刷油墨无法展现的高分辨率图像和文字。

 

激光全息技术应用原来的局限于防伪产品,随着更多的微纳加工手段,更新的技术的呈现,将广泛应用于包装装饰领域,虽然防伪应用还将持续,但就普通商用而言,天平显然更倾向感性这一边,那就是更美、更具有科技感、更能表达产品情感的结构色视觉效果。而逐步褪去了以防伪属性的激光全息将在三维图像显示,虚拟现实等领域展示其独特的技术与艺术魅力,特别是在结构色无油墨印刷方面可以发挥独特的色彩、动态和立体表现优势。全息防伪经历了真正的成长和成熟,跳出了真真假假、抛离了是是非非,洗去一身的戾气,蜕变得柔和、包容、协作、共存,甚至是牺牲,终于脱胎换骨,焕然一新,成为微纳结构色大家庭中的一员。

 



幻彩纹理手机后盖 

 

小米9手机、小米CC等众多高科技产品采用了全息干涉制作的光栅结构色,这一切表明结构色一定可以大有作为的。2019年9月中国产学研合作促进会正式颁布了《微纳结构色无墨印品通用技术规范》团体标准,重新规范定义了以激光全息为基础的微纳结构色无墨印品的技术规范,这标志着模压全息进入了一个更新更广阔的发展领域,激光全息是结构色重要的表现方法之一,结构色包含光子晶体,薄膜干涉,表面等离子体波等。结构色无墨印品实现方式包含但并不止于采用激光全息手段,甚至还包含电子束加工、等离子加工、CNC加工等方法,其核心意义是引领安全环保节能的色彩表达方式。结构色是未来最安全最环保的色彩表达方式,符合当前构建安全可持续社会发展趋势。

 

 



无墨印品  

 

世界本无假,何须常防伪,我们相信视觉之美是人类永恒的追求,以激光全息技术为核心的微纳结构色肩负了全新的使命。

让视界尽显真美。

 

 



 

微纳结构色产品(波浪马赛克)

 

本文资料来源:

1、王贤锋;《全息术的历史与发展》;现代商贸工业第19卷第5期;

2、苏景玲;《中国激光全息应用的开拓人,访北京邮电大学终身教授、院士徐大雄》;
高端访问;

3、熊秉衡;《我国模压全息技术发展现况述评》;

4、陈林森、胡祖元;《模压全息技术与生产现状》;

5、辛 健、陈茂丛;《激光防伪标识制作技术的现状与未来展望》;

6、部分内容转载自网络,若有侵权请联系编辑。

 

一、激光全息的由来

1948年,丹尼斯盖伯提出一种记录光波振幅和相位的方法,随后用实验证实这一想法,并制成世界上第一张全息图,即早期的同轴全息图,即物光和参考光在一条光路上得到的全息图,这一时期的全息图被称为第一代全息图,标志着全息术的萌芽。第一代全息图存在两个严重问题,一个是再现的原始像和共轭像分不开,另一个是光源的相干性太差。因此在这十多年中,全息技术进展缓慢。

 

Dennis Crabor

 

直到1960年美国物理学家梅曼发明的红宝石激光器的出现,提供了一种高相干度光源,为全息技术发展提供了可能。利思和乌帕特尼克斯(1962)提出了第二代全息技术,也被称为离轴全息技术,它解决了光源的问题,并且在立体成像、干涉计量检测、信息存贮等应用领域中获得巨大进展,但是激光再现的全息图失去了色调信息。

 

该红宝石激光器发出的光,是波长694.3nm的红光。
 

紧接着,科学家们开始致力于研究第三代全息术。这是用激光记录,而用白光再现的全息图,在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩。第三代全息术已经在很多领域得到了应用,例如:像全息、反射全息、彩虹全息、模压全息等。而我们今天所运用的大部分全息制品都来源于第三代全息术中的模压全息。
 

国人对于模压全息的第一次接触是在通过北京邮电大学徐大雄教授参加的一次国际会议上发生的,据徐大雄教授回忆:“ 我第一次看见把激光全息用在防伪上,是1982年在美国参加一个国际会议时, 当时一家美国钞票公司在信用卡上做了一个全 息防伪图。过去用假证件很容易就能把钱从银 行取出来,据说自从采用了这个全息图之后,美国银行的损失大大减少,因为这个全息图国际上却没有几家能做,美国首先把它做出来并应 用在信用卡防伪上,取得了非常好的效果。那次会议期间,我还在美国一本很有名的杂志,《国家地理》杂志的封面上看到一个激光全息防伪图,三维图像,一只栩栩如生、非常漂亮的老鹰, 因为美国喜欢用老鹰来做他们国家的象征。这只老鹰引起了业界所有人士的关注,因为这是 首次把全息图用在杂志防伪上并做得如此精美。当时我就在想:我们中国一定要掌握这项技术 并把它应用在防伪领域。回国之后,我立即申请 了这样一个课题,边讲课,边带研究生,边做实验。经过4 年的努力,到 1986年时,我们已基本上掌握了这项技术。”

 

徐大雄等老一辈全息工作者

 

二、走上防伪坎途

模压全息技术在1970年发明,从1980年代初始,西方发达国家开始了激光全息产业化过程,以反射型显示全息和模压彩虹全息为主导的商用全息技术得到迅速发展,尤其是后者,由于实现工业化规模性生产,模压全息制品的商业市场不断扩大,应用范围也相当广泛,模压全息技术确定了作为新型特种印刷术的地位。而我国的全息模压技术产业化发展大致可分为四个阶段:
 

第一阶段:1986~1991年,属于初创阶段。工艺技术、设备制造上处于研究、开拓、引进消化时期,模压彩虹全息标识作为一种重要的防伪手段,进入市场并获得成功应用,国内一些著名产品采用了激光全息标签,这时期生产、研究单位仅有少数几家,属市场探索和开拓阶段,初步获得一些效益,起到了产业示范作用。

 

在1987年1月5日中国邮政发行的首日封上,这是真正意义上中国第一张商用模压防伪全息图。

 

第二阶段:1991~1993年,普及发展阶段。模压全息技术在国内迅速普及,尤其在全息防伪标识的规模生产方面有了突飞猛进的发展,产值、产量大幅度提高。模压全息制品生产企业除少数几个内地省、区外在各省市均有分布,技术、设备已不单纯依靠引进,国内已能自主研制和开发,据不完全统计,当时国内从事全息技术研究、制品生产、设备制造、材料供应的单位超过300家,全息标识作为一种新的标识形成逐步被企业所接受,国内很多驰名商标及名优产品已采用了全息标识,消费者在购买商品时,也会认明全息防伪标识。

 

1996年,中国全息光学协会国际会议,在徐大雄教授(左十三)的努力下国际全息制造家协会的秘书长来到中国,看一看我国全息事业的发展,他看后大吃一惊,发现中国人了不起,中国的激光全息技术不能忽视。

 

第三阶段:1993~2003年,对技术、工艺的提高阶段。这一阶段的全息模压制品已经完成了从单纯的对数量到对技术、工艺独创性、唯一性、前瞻性的改观,质量总体上向前迈了一大步。期间1993年3月在山东青岛,中国全息协会(Chinese Holography Association 简称CHA)正式成立,并加入了国际全息制造家协会(IHMA),它标志着我国全息事业发展进入了一个新的历史时期。
 

1996年苏大HPC设计创作的“京剧脸谱”,被全息界公论认为代表了当时中国模压全息制版技术的最高水准

 

但是不得不承认在这一阶段的全息制品与国外某些公司的产品相比差距依然不小。这个差距主要是工艺方面的。我国激光全息图的很多工艺技术都不如美国,做出来不精致,不能马上吸引住人的眼球,这是我们应该研究和改进的方面。也是从这阶段开始似乎的全息防伪技术的红利期即将过去,剩下的只能面对来自市场的竞争,各企业的技术来源、投资规模、设备性能、区域经济、人才条件各不相同、市场深度开发不够,许多企业面临很多困难,少数企业已开始倒闭。
 

第四阶段:2003年至今,部分传统的防伪全息企业开始走向细分市场,不再单纯的靠标签、证卡作为主营产品,而是向绿色产业、各类产品的包装、装饰、表面处理技术进行组合嫁接,也就是说原本主要用作防伪功能的模压全息的商品属性已经从一个成品转向半成品进行过度,半成品更多用于印刷底材或印刷辅材,这也符合市场的真实情况。

 

首先,利用单一技术进行防伪标识制作,存在的问题在于,其关键技术仅为母版的制作工艺一项,一旦此类防伪标识的母版被解密或失窃,造假者生产出来的膜压图案便与正规商标没有区别。

 

其次,对于设计专业且制作过程过于复杂的“镭射”"防伪标识,在使用时存在的主要问题在于这些过于专业化的“镭射”标识虽不易被造假者防制,但也会让使用者感到困惑。

 

在互联网时代的今天单打独斗的“全息防伪标识”似乎已经跟不上时代,二维码追溯、新型材料的防伪手段层出不穷,消费者对单纯激光防伪认可度的下降,使得这个产业迫切需要自救。

 

三、淡化防伪,回归视觉艺术之美

抛开全息防伪的条条框框,我们能够看到的就是全息独特的色彩,不应该忘记的是全息图的另一个作用就是艺术观赏,它不仅仅是一个高科技,更是一种高颜值。通过对全息微纳结构的精准控制来实现视觉上的色彩变幻、动态和立体感,实现印刷油墨无法展现的高分辨率图像和文字。

 

激光全息技术应用原来的局限于防伪产品,随着更多的微纳加工手段,更新的技术的呈现,将广泛应用于包装装饰领域,虽然防伪应用还将持续,但就普通商用而言,天平显然更倾向感性这一边,那就是更美、更具有科技感、更能表达产品情感的结构色视觉效果。而逐步褪去了以防伪属性的激光全息将在三维图像显示,虚拟现实等领域展示其独特的技术与艺术魅力,特别是在结构色无油墨印刷方面可以发挥独特的色彩、动态和立体表现优势。全息防伪经历了真正的成长和成熟,跳出了真真假假、抛离了是是非非,洗去一身的戾气,蜕变得柔和、包容、协作、共存,甚至是牺牲,终于脱胎换骨,焕然一新,成为微纳结构色大家庭中的一员。

 

幻彩纹理手机后盖 

 

小米9手机、小米CC等众多高科技产品采用了全息干涉制作的光栅结构色,这一切表明结构色一定可以大有作为的。2019年9月中国产学研合作促进会正式颁布了《微纳结构色无墨印品通用技术规范》团体标准,重新规范定义了以激光全息为基础的微纳结构色无墨印品的技术规范,这标志着模压全息进入了一个更新更广阔的发展领域,激光全息是结构色重要的表现方法之一,结构色包含光子晶体,薄膜干涉,表面等离子体波等。结构色无墨印品实现方式包含但并不止于采用激光全息手段,甚至还包含电子束加工、等离子加工、CNC加工等方法,其核心意义是引领安全环保节能的色彩表达方式。结构色是未来最安全最环保的色彩表达方式,符合当前构建安全可持续社会发展趋势。

 

 

无墨印品  

 

世界本无假,何须常防伪,我们相信视觉之美是人类永恒的追求,以激光全息技术为核心的微纳结构色肩负了全新的使命。

让视界尽显真美。

 

 

 

微纳结构色产品(波浪马赛克)

 

本文资料来源:

1、王贤锋;《全息术的历史与发展》;现代商贸工业第19卷第5期;

2、苏景玲;《中国激光全息应用的开拓人,访北京邮电大学终身教授、院士徐大雄》;
高端访问;

3、熊秉衡;《我国模压全息技术发展现况述评》;

4、陈林森、胡祖元;《模压全息技术与生产现状》;

5、辛 健、陈茂丛;《激光防伪标识制作技术的现状与未来展望》;

6、部分内容转载自网络,若有侵权请联系编辑。