近日，中科院上海光機(jī)所高功率激光元件技術(shù)與工程部邵宇川研究員團(tuán)隊(duì)，提出一種基于全反射原理高環(huán)境穩(wěn)定性光學(xué)PUF的新方案，相關(guān)研究成果以“Robust Optical Physical Unclonable Function Based on Total Internal Reflection for Portable Authentication”為題發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces。

目前，常見(jiàn)的防偽標(biāo)簽因其確定性的生產(chǎn)過(guò)程而易于被仿制。物理不可克隆函數(shù)（Physical Unclonable Functions, PUFs）利用材料制備過(guò)程中不可控的制備偏差，生成獨(dú)特且不可復(fù)制的響應(yīng)信號(hào)。光學(xué)PUF因其高編碼容量和高響應(yīng)對(duì)比度而受到研究人員的廣泛關(guān)注。但光學(xué)PUF也面臨著諸多挑戰(zhàn)，如散射PUF的響應(yīng)信號(hào)不穩(wěn)定；熒光PUF的使用壽命受熒光漂白影響；拉曼PUF的認(rèn)證系統(tǒng)復(fù)雜，需要昂貴的光譜解碼設(shè)備。新一代光學(xué)PUF不僅需具備高環(huán)境穩(wěn)定性，其認(rèn)證系統(tǒng)還需足夠便攜，足以滿足日常認(rèn)證需求。

研究人員提出了一種新方案，通過(guò)利用聚合物小球破壞全內(nèi)反射條件來(lái)獲取原始響應(yīng)圖像，成功制備了一種基于全內(nèi)反射原理的高環(huán)境穩(wěn)定性光學(xué)PUF。該光學(xué)PUF由低成本的透明玻璃和聚合物小球組成，采用旋涂工藝將聚合物小球均勻分散在基底表面，通過(guò)電子束蒸發(fā)在聚合物小球表面鍍上一層氧化鋁保護(hù)層。這一保護(hù)層通過(guò)增加折射率差值提高了響應(yīng)信號(hào)對(duì)比度，同時(shí)隔絕了水氧，增強(qiáng)了光學(xué)PUF的環(huán)境穩(wěn)定性。通過(guò)優(yōu)化制備工藝，實(shí)現(xiàn)了聚合物小球的最佳面密度排列，最大限度地提升了PUF的編碼能力。制備出的光學(xué)PUF不僅滿足了唯一性、可靠性、位均勻性等PUF性能要求，其編碼秘鑰還通過(guò)了NIST隨機(jī)數(shù)測(cè)試，驗(yàn)證了其隨機(jī)性。研究人員對(duì)該P(yáng)UF的環(huán)境穩(wěn)定性進(jìn)行了一系列測(cè)試，結(jié)果表明該P(yáng)UF具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，證明了其高環(huán)境穩(wěn)定性的特點(diǎn)。此外，研究人員利用手持式顯微鏡、棱鏡和低功率激光器搭建了該P(yáng)UF的便攜式認(rèn)證裝置，為光學(xué)PUF的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

圖片:W020240626396487801888_ORIGIN.jpg

圖1.基于全內(nèi)反射原理高環(huán)境穩(wěn)定性光學(xué)PUF原理示意圖

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