标记方案和设备
技术领域
本发明涉及一种用于写入标签的方法和设备、一种用于读取标签的方法和设备以及一种其中写入有标签的样品。特别地，本发明涉及一种用于写入具有多个具有特征光学性质的光修改区域的标签的方法。
背景技术
为了标识、验证、鉴定等目的，经常需要对物品进行标记或贴标签。举例来说，商标显示在产品上，以向消费者指示其来源。条形码通常固定在产品包装上，以标识要出售的产品。快速响应(QR)代码对信息进行编码，例如可对进行进行扫描以将消费者引向网站。安全全息图用来指示消费电子产品的真实性，因为它们很难伪造。
标签有很多应用，并且特定标签所需的特定特征将取决于如何使用标签。在一些情况下，希望给物品贴上隐蔽特征的标签，使得所述物品不容易被复制或只能由授权方验证。举例来说，在英国，现代硬币和纸币只有在特定频率的紫外线照射下才会显示一些标签。
尽管存在许多这类用于隐蔽标记的方法，但仍然需要在所述领域中进行持续改进。这类标签通常需要对机械磨损和温度变化具有耐久性，易于制造且可靠读取。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种写入标签的方法，所述标签以预定空间布置显示光修改区域的可见布局，所述方法包括：使用光修改标签内的材料的区域，其中修改包括使用第一偏振状态的光来提供具有第一光学活性状态的第一类型的光诱导光学活性区域，所述第一光学活性状态的特征在于已由第一偏振状态的光形成，以便使用标签的空间布置内的第一类型的光修改区域的位置来编码标签中的隐蔽信息。
通过将材料暴露于第一偏振状态的光(例如，左圆形偏振、右圆形偏振、左椭圆形偏振、右椭圆形偏振、线性水平偏振、线性竖直偏振等)来形成第一类型的光学活性区域。曝光量必须高于修改材料所需的能量阈值。在构造期间，材料的分子和/或微晶通过修改光的电磁场排列成电磁场的布置特征，即光的偏振特征。举例来说，暴露于左圆形偏振(LCP)光的材料的分子和/或微晶将排列，以便在它们之间形成左手性构造。类似地，通过暴露于右圆形偏振(RCP)光将创建右手性构造。暴露于线性偏振光的分子和/或微晶将与修改光的电磁场线性对准。
由于它们的分子和/或微晶配置，当再次暴露于第一偏振状态(即与最初创建修改区域的光的偏振状态相同的偏振状态)的光时，第一类型的光修改区域将表现出光学活性。举例来说，由右圆形偏振(RCP)光形成的光修改区域将比其它偏振更有效地透射右圆形偏振(RCP)光。因此，当用RCP光从后面照射它们时，它们将看起来更亮。这些区域还将更有效地反射LCP光，并且因此当从正面用LCP光照射时，它们将看起来更亮。
对于通过线性偏振的光进行的激光修改，也会发生类似的现象。修改区域内的分子和/或微晶通过修改光的电磁场排列成电磁场的布置特征，即光的线性偏振的特征。然后，这些修改区域表现出其布置的光学活性特征，并且因此与线性偏振光的相互作用比其它偏振光更强。
因此，有可能创建包括空间布置的具有不同类型的光学活性的光修改区域的标签。由于环境光是随机偏振的混合，因此所有类型的光修改区域在环境照射下将看起来基本上相同，并且因此将显示可见布局。由此，标签可包括编码信息的修改区域的空间布置，所述信息在环境光等下通常可见，例如，以相同的方式，典型条形码、QR码、数字、单词等编码和显示信息。而且，可通过用特定偏振光的光(或通过包括特定偏振的光的相当大比例的光)照射标签来揭示光修改区域的隐蔽(即未公开显示)空间布置。因此，光修改区域的子集可被揭示为表现出光学活性，并且因此可自身编码隐蔽信息。这些修改区域的隐蔽布置因此隐藏了标签内的附加信息。因此，标签可在可被肉眼识别为标签的公开标签内编码公开信息和隐蔽信息。在光线和环境光的不同偏振作用下，标签在照射下可出现不同的外观。
众所周知，在指定区域内限定标记的定位和/或大小可用来传达信息。举例来说，条形码通过有限区域内竖直线的相对位置和大小来实现信息的这类编码。快速响应代码(“QR”代码)实现类似的信息编码。实际上，照片甚至是文字也可在其中编码信息。应当理解，编码信息的多种方式是可能的，并且本发明不限于信息编码的任何特定方案或类型。
写入标签的材料可为任何合适的材料，其中可通过光的修改形成光学活性区域。举例来说，材料Ge2Sb2Te5(GST)可能特别适合，因为它相对容易修改，并且足够坚固以在足够长的时间内保持书面修改。可使用其它类型的硫族化物材料，并且可使用其它类型的相变材料。
硫族化物材料可包括一种或多种硫族元素，例如选自O、S、Se、Te和Po，以及一种或多种电正性元素，例如选自N、Si、Ni、Ga、Ge、As、Ag、In、Sn、Sb、Au、Pb和Bi。硫族化物材料可为二元、三元或四元合金的形式。
所述材料可包括手性片段，所述手性片段可以多种不可重叠的形式存在于所述材料中。举例来说，含有Ge的氮掺杂硫族化物材料可含有氮和锗原子簇，它们可以至少两种不可重叠的形式存在。
因此，所述材料可包括可从非手性(非手性)非晶态转变为由具有特定偏振状态的一个或多个光脉冲诱导的保留或塑造的手性(或由圆形或线性双折射引起的光学活性)态的任何材料。
用光修改区域的步骤可包括使用任何合适的光源。举例来说，光源可为如氙气灯或钨灯的灯，或者可为合适的激光器。因此，修改区域可包括激光修改区域，并且光修改区域可为激光修改区域。
所述修改可包括使用第二偏振状态的光或激光脉冲来提供具有第二光学活性状态的第二类型的光诱导光学活性区域，所述第二光学活性状态的特征在于已由第二偏振状态的光形成，以便使用标签的空间布置内的第二类型的激光修改区域的位置来编码标签中的隐蔽信息。由此，激光修改区域可为第一类型或第二类型。每种类型的区域在不同的偏振照射下均会有不同的响应，并且因此存在另一个编码信息的自由度。第二偏振状态可不同于第一偏振状态，并且在第一偏振状态具有手性(即旋向性，例如右旋)的情况下，第二偏振状态可具有相反的手性(例如，左旋)。
激光修改可包括使用第三偏振状态的激光脉冲来提供具有第三光学活性状态的第三类型的光诱导光学活性区域，所述第三光学活性状态的特征在于已由第三偏振状态的光形成，以便使用标签的空间布置内的第三类型的激光修改区域的位置来编码标签中的隐蔽信息。第三偏振状态可不同于第一偏振状态和第二偏振状态。举例来说，第三偏振状态可为线性偏振(LP)。由此，第三类型的激光修改区域的光学活性可不同于第一和第二类型的光学活性，并且另一自由度可用于编码标签内的信息。
然后，每个激光修改区域可具有三种类型的光学活性中的一种，可通过适当的照射或适当的读取方法来发现。此外，标签的区域可保持未被修改，这是另一种类型的光学活性(即光学性质)，其中所述区域在所有类型的照射下表现相同。因此，标签的每个区域，无论是否经过修改，均可包括用于编码信息的四种类型的光学活性中的一种。因此，与标准二进制标签(例如0和1位)相比，标签的信息存储密度可增加，在标准二进制标签中，可修改或不修改区域，从而提供两个自由度。
所述方法可包括预定激光修改区域中的每一个的位置和类型。它可包括将数字或任何其它信息编码到用于写入标签的标记的空间布置中。所述方法可包括将信息转换为以4个自由度为单位表示的基数-4系统(类似于二进制系统中比特的使用)。
第一偏振状态可为线性偏振、左圆形偏振和右圆形偏振中的一种。第二和/或第三偏振可为线性、左圆形偏振和右圆形偏振中的其它偏振，使得第一、第二和第三偏振状态为线性偏振、左圆形偏振和右圆形偏振的任何排列。可将这类偏振状态与未修改区域(例如，非晶非手性材料的未修改区域)结合使用，以编码隐蔽信息。
在使用线性偏振的情况下，所述方法还可准许在由竖直偏振形成的修改区域和由水平偏振形成的修改区域之间进行区分。所述方法还可准许在由在水平和竖直之间以倾斜角度排列的线性偏振形成的修改区域之间进行区分。因此，但使用不同取向的线性偏振来修改样品的区域，所述方法还可增加标签中可用的信息存储的密度。类似地，还可使用左和/或右椭圆形偏振作为另一种自由度，使得标签中的信息可包括大于基数4的基数系统。举例来说，通过使用左圆形偏振光、右圆形偏振光、水平线性偏振光和竖直线性偏振光，样品的每个区域可具有五种预定性质中的一种(包含未修改)。
所述方法可包括将标签限定为材料的一部分，并且保留标签的至少一部分未被修改。这样，标签的一部分可具有在所有类型的偏振下均相同的光学活性。这可用作标签内的参考点，可将其与其它光学活性类型进行比较。
所述方法可包括将标签限定为材料的一部分内的可寻址位置的阵列，并且为每个位置预先确定光学性质。光学性质可为未修改样品的光学性质(因此所述点不需要被修改)，或者可为任何类型的激光修改区域的光学性质。
所述阵列可为修改区域的多维规则阵列，或者可为修改区域的多维不规则阵列。举例来说，阵列可为二维正方形或矩形阵列，并且阵列内的每个位置可被分配一种类型的光学性质。修改区域可以其自身权利形成隐蔽信息的像素，或者它们可被布置为共同构成像素的组。所述方法可包括写入阵列，其中激光修改区域共面(即全部在样品内的平面上)。阵列的平面可在样品表面下方的均匀深度处，或者可在样品表面处。所述阵列可为三维阵列，使得激光修改区域被设置在样品内的不同深度处。所述方法可包括根据标签的预定特征修改样品。
激光修改可包括同时修改材料的多个区域以提供第一类型的激光修改区域。因此，可一次创建第一类型的多个空间分离的激光修改区域。所述方法可包括同时激光修改多个区域，每个区域为上述类型中的任何一种。第二类型的区域的激光修改可与第一类型的区域的激光修改同时进行。第三类型的激光修改可与第一类型和/或第二类型的激光修改同时进行。所述方法可包括激光修改多个区域，并且可包括使用光的第一、第二和/或第三偏振同时激光修改多个区域，或者可包含同时激光修改多个区域的子集。
因此，所述方法可包括同时创建具有特征在于已由第一偏振的光形成的光学活性的标签的所有激光修改区域，并且可随后或同时包括创建具有特征在于已由第二偏振的光形成的光学活性的所有区域，并且可随后或同时包括创建具有特征在于已由第三偏振的光形成的光学活性的所有区域。所述方法可包括同时修改(i)使用第一偏振的光的第一多个区域和(ii)使用第二偏振的光的第二多个区域。所述方法还可包括使用第三偏振的光与第一和第二多个区域同时修改第三多个区域。
激光修改可包括在材料内创建手性结构。手性结构可由材料的分子和/或微晶片段和/或手性片段形成，并且它们的手性可由于结构的组成片段之间的空间布置而出现。所述方法可包括使用左旋圆形偏振光在材料内创建左手性结构，和/或可包括使用右旋圆形偏振光在材料内创建右手性结构。
所述方法可包括提供彼此接近的多个激光修改区域以创建可见像素。因此，所述方法可用来通过将修改区域充分紧密地分组，在材料内创建比组成激光修改区域更大的可见标记或像素。因此，每个激光修改区域可贡献给像素的一部分，并且激光修改区域的组可形成单个像素。为了读取标签和隐蔽信息，可更容易地标识像素。
所述方法可包括使用第一偏振状态和第一波长的光来修改标签内的材料区域；以及使用第一偏振状态和第二波长的光来修改标签内的材料区域。然后，第一类型和第一波长的修改区域可与第一类型和第二波长的修改区域区分开，因为当使用不同的波长读取时，它们在各自的响应信号中具有不同的峰值。可使用各自的偏振状态和多个波长的光来形成第一、第二和第三类型的修改区域中的每一个，以便允许将修改区域的类型与相同(偏振)类型但不同波长的区域区分开。
激光脉冲的持续时间可在1飞秒至20纳秒之间，在5至15纳秒之间，并且可为约10纳秒。脉冲的持续时间可小于10纳秒。脉冲持续时间可通过其半最大值的全宽(FWHM)来测量。激光修改可包括单个激光脉冲曝光，或者可包括单个区域的多个脉冲曝光。激光修改可包括任何合适数量的曝光，例如1至100,000次曝光，优选1至1000次曝光，并且更优选10至100次曝光。
所述方法可包括写入条形码，并且可包括写入隐蔽条形码。所述方法可包括编写入QR码，并且可包括编写入隐蔽QR码。所述方法可包括写入唯一标识符。
标签可在样品的外表面下方，并且因此可在样品内。样品可具有任何合适的厚度，并且厚度可优选小于100微米，并且厚度更优选可在20至60微米之间。
可在其间以大于10微米的间隔写入激光修改区域。激光修改区域可大于20微米、50微米、100微米、250微米、500微米和/或1000微米。
所述方法的步骤可以任何合适的顺序来执行，并且可以权利要求中记载的顺序来执行，或者可以另一顺序来执行。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于在材料样品内写入标签的标记系统，所述标签包括在预定空间布置中的光修改区域的可见布局，所述系统包括：光源，其用于使用光修改样品的区域；和偏振设备，其用于将多个偏振状态中的任何一个赋予光，以修改样品的所述区域
光源可为任何合适的光源，例如灯，如氙气灯或钨灯。光源可优选为用于使用激光脉冲来修改样品区域的激光器。
所述方法可包括使用任何合适波长的光来修改样品。光的波长可在紫外线和红外线之间。
偏振设备可操作以在不同时间赋予所有偏振状态中的任何一种，并且可被控制以向激光脉冲赋予预定的一种偏振状态。
标记系统还可包括：分束装置，其用于将激光分成多个激光束，每个激光束用于同时激光修改样品的相应区域；并且偏振设备可包括多个偏振器，每个偏振器被布置用于同时偏振多个激光束中的每一个的相应一个。
偏振设备可同时对所有多个激光束赋予相同的偏振，或者可分别对每个光束赋予不同的偏振。偏振可为以上关于本发明的第一方面描述的任何偏振。标记系统可根据需要生成用于写入的LCP光束、RCP光束和LP光束。它还可被配置成生成不同取向的LP光束，如竖直和/或水平的，和/或它们之间的任何角度。
多个偏振器中的每一个可包括用于向激光束赋予线性偏振的线性偏振元件和用于向激光束赋予圆形偏振的圆形偏振元件圆形偏振元件可为四分之一波片延迟器。偏振设备可包括两个圆形偏振元件，偏振的每个手性一个。圆形偏振元件可被致动以改变赋予激光束的圆形偏振的手性。圆形偏振元件(一个或多个)可用于使相应的激光束偏振，或者可用于不使光束偏振(例如通过从光束路径移动)。
标记系统可包括多个光闸，每个光闸可操作以阻挡多个激光束中的相应一个。因此，系统可允许标签的区域保持未被修改。
备选地，所述系统可包括多个光闸和单个线性和圆形偏振器，使得所有光束同时以相同的偏振状态偏振，并且光闸可根据需要操作以阻挡光束，使得只有那些写入当前偏振所需的光束才被允许到达样品并修改其区域。然后可以例如三个步骤来写入标签，所用的每种类型的偏振均有一个步骤(未修改区域将不需要写入步骤)。
标记系统可包括聚焦光学件，所述聚焦光学件被布置成将多个激光束中的每一个聚焦在样品内的相应预定位置处，用于激光修改样品的相应区域并写入标签。聚焦光学件可对于多个激光束中的每一个共用，或者可分别包括针对激光束中的每一个的多个单独的聚焦机构。聚焦光学件可为动态的，从而可控制激光修改区域的位置。备选地，聚焦光学件可为静态的，并且系统可包括平移台，以相对于修改激光束的焦点的位置移动样品。
多个激光束可被布置成沿直线写入样品中。要写入的标签可包括二维阵列，所述二维阵列的一维等于修改激光束的数量，使得可一次写入阵列的一行/列。多个激光束可被布置成以二维阵列写入样品中。激光束的数量可能与阵列的元素数量一样多，因此可一次写入一个阵列。
光源可被布置成提供多种不同波长的光。因此，所述系统可操作以使用不同的波长来创建每种类型的光修改区域，以便允许相同类型的修改区域彼此区分，并且进一步增加标签中信息的可用密度。
标记系统的光源，例如激光器的脉冲持续时间可在1飞秒至20纳秒之间，并且脉冲持续时间可在5至15纳秒之间，并且可为用于修改样品的约10纳秒。脉冲持续时间可小于10纳秒。用于修改的脉冲持续时间可由样品材料确定。
所述系统还可包括控制器，所述控制器用于预定标签的性质以包含多个光学活性的激光修改区域及其在标签内的位置。
标记系统可被布置成执行如参考第一方面所描述的根据本发明的任何实施例的方法。
根据本发明的第三方面，提供了一种包括标签的样品，其中所述标签以预定空间布置显示光修改区域的可见布局，并且包括：第一类型的第一光修改区域，所述第一类型的第一光修改区域已使用第一偏振状态的光进行了修改，并且具有特征在于已由第一偏振状态的光形成的第一光学活性状态。
样品可包括第二类型的第二光修改区域，所述第二类型的第二光修改区域已使用第二偏振状态的光进行了修改，并且具有特征在于已由第二偏振状态的光形成的第二光学活性状态。样品可包括第三类型的第三光修改区域，所述第三类型的第三光修改区域已使用第三偏振状态的光进行了修改，并且具有特征在于已由第三偏振状态的光形成的第三光学活性状态。
光修改区域可为由具有适当偏振状态的激光脉冲形成的激光修改区域。
样品可包括多个第一类型的激光修改区域，所述多个第一类型的光修改区域已使用第一偏振状态的光进行了修改，并且具有特征在于已由第一偏振状态的光形成的第一光学活性状态。
带有样品的激光修改区域的类型的布置可编码通过其特征塑造的光学活性可读取的隐蔽信息。
样品可包括多个第二类型的激光修改区域，所述多个第二类型的光修改区域已使用第二偏振状态的光进行了修改，并且具有特征在于已由第二偏振状态的光形成的第二光学活性状态。样品可包括多个第三类型的激光修改区域，所述多个第三类型的激光修改区域已使用第三偏振状态的光进行了修改，并且具有特征在于已由第三偏振状态的光形成的第三光学活性状态。
激光修改区域在样品内可共面(即全部均设置在样品内的同一平面上)。所述平面可平行于样品的表面。修改区域可以二维阵列设置，或者可沿直线设置。
样品内的修改区域可被样品的未修改区域隔开，并且可隔开大于5微米，或者大于20微米，或者大于200微米。标签的大小可小于50毫米，可小于10毫米，并且可小于3毫米。
样品可为通过如本发明的第一方面的任何实施例中所述的方法在其中写入有标签的样品。可使用如上关于本发明的第二方面的任何实施例所述的标记系统来写入标签。
根据本发明的第四方面，提供了一种读取样品内的标签的方法，所述标签包括其间具有预定空间布置的多个光修改区域，所述修改区域包括可为至少第一类型的光修改区域，所述至少第一类型的光修改区域具有特征在于已由第一偏振状态的光形成的第一光学活性状态，所述方法包括：用预定偏振状态的光照射标签，以揭示第一类型的光修改区域的位置，从而读取由其位置编码的隐蔽信息。
所述修改区域可包括第二类型的光修改区域，所述第二类型的光修改区域具有特征在于已由第二偏振状态的光形成的第二光学活性状态，并且所述方法可包括：用预定偏振状态的光照射标签，以揭示第二类型的修改区域的位置，从而读取由其位置编码的隐蔽信息。
所述标签可包括第三类型的修改区域，所述第三类型的修改区域具有特征在于已由第三偏振状态的光形成的第三光学活性状态，并且所述方法可包括：用预定偏振状态的光照射标签，以揭示第三类型的激光修改区域的位置，从而读取由其位置编码的隐蔽信息。
所述方法可包括以与用来照射第一类型的光修改区域相同的光偏振来照射第二类型的光修改区域。所述方法可包含以与第一类型和第二类型的光修改区域相同偏振的光来照射第三类型的光修改区域。举例来说，对于左和右偏振激光修改区域，可使用右偏振光和左偏振光两者来确定所述区域的手性，这取决于标签被观察时是反射还是透射照射光。
标签的光修改区域可为由具有相关偏振状态的激光脉冲创建的激光修改区域。
所述方法可包括：用第二偏振状态的光照射标签，以揭示第二类型的激光修改区域的位置，从而读取由其位置编码的隐蔽信息。所述方法还可包括用第三偏振状态的光照射标签，以揭示第三类型的激光修改区域的位置，从而读取由其位置编码的隐蔽信息。由于每种类型的激光修改区域均表现出特征在于用来创建修改区域的偏振状态的光学活性，因此所述方法可包括用用来创建激光修改区域的类型中的每一种的偏振状态的类型中的每一种照射标签，以便揭示由相应类型的激光修改区域的位置编码的隐蔽信息。
所述方法可包括通过特定偏振的光照射标签来揭示隐蔽信息。
所述方法可包括：用第一偏振状态的光脉冲和第二偏振状态的光脉冲交替照射标签的激光修改区域；在第一预定时段内定时检测照射光，以便仅检测第一偏振状态的光；在第二预定时段内定时检测照射光，以便仅检测第二偏振状态的光；以及比较在第一预定时段和第二预定时段中检测到的信号，以确定激光修改区域的类型。也就是说，所述方法可包括一种二向色性测量，以在标签上生成相对信号响应，从而揭示LCP光修改区域、RCP光修改区域和LP光修改区域。
所述方法可包括读取由关于本发明的第一方面描述的任何实施例所写入的标签中的隐蔽信息。所述方法可包括使用关于本发明的第二方面描述的任何实施例的系统来读取写入标签中的隐蔽信息。所述方法可包括读取如关于本发明的第三方面描述的任何实施例的样品中的标签。
所述方法可包括使用不同波长的光来照射标签，并且可包括确定预定波长的修改区域的类型的位置。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于读取样品中的标签的标签读取器设备，所述标签以预定空间布置显示光修改区域的可见布局，并且包括第一类型的光修改区域，所述第一类型的光修改区域具有特征在于已由第一偏振状态的光形成的第一光学活性状态，所述设备包括：照射装置，其用于照射样品中的标签；偏振装置，其用于将多个偏振状态中的一个赋予照射光；检测装置，其被布置成检测来自照射装置的光；和处理器，其被配置成从检测到的光确定第一类型的修改区域的位置，并且读取由其位置编码的隐蔽信息。
照射装置可被布置成一次仅照射标签的一部分。照射装置可被布置成一次照射整个标签。在标签为阵列的情况下，读取器设备可被布置成每次读取阵列的一个元素，并且在整个阵列上扫描以读取整个标签。备选地，读取器设备可被布置成一次照射整个阵列。
标签读取器设备可被布置成从根据本发明的第一方面的任何实施例所写入的标签读取隐蔽信息。标签读取器设备可被布置成使用根据本发明的第二方面的任何实施例的系统读取写入在标签中的隐蔽信息。标签读取器设备可被布置成从根据本发明的第三方面的任何实施例的样品中的标签读取隐蔽信息。标签读取器设备可被布置成使用本发明的第四方面的任何实施例的方法从样品的标签读取隐蔽信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于写入标签和读取标签的系统，所述系统包括如关于第二方面所描述的标记系统和如关于第五方面所描述的标签读取器设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在由计算机执行时使得计算机执行关于第一方面所描述的方法或关于第四方面所描述的方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种编码信息的方法，所述方法包含将信息输入要分配给标签的处理器；将处理器上的信息编码为隐藏在要形成标签的材料中的光修改区域阵列中的不同可寻址位置处的不同类型光诱导光学活性结构的空间布置中的隐蔽信息；输出用于光写入设备的信号，以控制光源在不同输出模式之间的输出，所述不同输出模式包括至少左圆形偏振光、右圆形偏振光和线性偏振光(例如，竖直和/或水平和/或0度(竖直)和90度(水平)之间的任何其它倾斜取向)，以在标签的不同位置处诱导不同类型的修改，从而在光修改区域的可见布局内写入隐蔽信息。
附图说明
现在将仅仅通过举例的方式并参考附图来描述本发明的某些优选实施例，在附图中：
图1A示出了样品中标签的示意图；
图1B示出了图1A的示意图的实施方式；
图1C示出了图1B的标签的放大图；
图1D示出了图1C的标签的二向色性测量结果；
图2示出了用于在样品中写入标签的标记系统；
图3示出了标签读取系统；
图4示出了另一个标签读取系统；
图5示出了另一个标签读取系统；
图6示出了另一个标签读取系统；
图7示出了另一个标签读取系统；
图8A示出了样品中标签的示意图；
图8B示出了图8A的示意图的实施方式；
图8C示出了图8B的实施方式，其为标签在左圆形偏振光和右圆形偏振光下的照射之间的差异；
图8D示出了图8B和8C的标签的二向色性测量的结果；
图9A示出了包括四种类型的激光修改区域的标签的示意图；
图9B示出了图9A的示意图的实施方式；
图9C示出了图9B的实施方式，其为标签在左圆形偏振光和右圆形偏振光下的照射之间的差异；
图9D示出了图9B和9C的标签的二向色性测量的结果；
图10示出了透射型标签读取系统；和
图11示出了反射型标签读取系统。
具体实施方式
本发明的应用可涉及安全标签中纯的和掺杂的Ge2Sb2Te5(GST)薄膜中的光诱导光学活性，其中存在提供增强安全性的公开(可见)和隐蔽(不可见)特征。如果需要，标签可用不重复的代码进行个别化，或者可对个别数字进行编码。通过激光照射将原始非晶GST膜改变为晶体或光暗化形式，提供了明显的(可见)特征。隐蔽(不可见)特征通过使用激光的不同偏振状态来限定，所述不同偏振状态可用来将非晶膜的状态改变为包括对映体过量的手性物质(例如左或右对映体)或无偏差的外消旋混合物的结晶形式。激光的三种不同的偏振状态可用来写入隐蔽特征，如左圆形偏振、右圆形偏振和线性偏振。
本发明可涉及一种在标签中编码个别数字/图像的方法。标签可使用公开和隐蔽特征来写入，并且可具有例如N×N矩阵阵列的形式，其中阵列中的每个位置可为原始沉积的非晶GST膜的区域，或者为已被激光处理的非晶GST膜上的点。矩阵中的每个位置均可被分配一个数字，例如，从左上角开始，并且从左到右且从上到下。举例来说，左上位置可被分配数字1，而右下位置可被分配数字N2。位置可为四进制数字系统的幂。这类矩阵可用来使用上述公开和隐蔽特征对安全标签中的每一个的个别数字进行编码。。
使用这些功能，四位信息可限定如下：原始沉积的非晶区域可为1，使用左圆形偏振光的激光处理区域可为2，使用右圆形偏振光的激光处理区域可为3，并且使用线性偏振光的激光处理区域可为4。然后，矩阵可用来记录高达4(N^2)(即4的N平方的幂)个的数字，这意指可准备4(N^2)个个别标签。举例来说，一个6×6点的矩阵足以在地球上的每个沙粒上贴上多于500个不同标签(假设有7.5×1018个沙粒)。使用500微米光斑的大小，整个标签的大小可仅为3×3毫米。只有正确读取隐蔽特征，才能揭示标签的正确数字。
数字还可由密钥数字编码，以进一步提高安全性。下面描述一个实例。假设基于十进制，要放入标签中的数字为1。如果将其转换为要放入标签中的四进制1，则数字的大小很容易识别为仅用来表示它的单个点。如果隐蔽密钥号为123(十进制)，则可使用某种加密方法(例如，按位XOR加密)将输入数字转换为1XOR 123＝122(十进制)。可将其转换为以4进制数值2433，然后可将其写入为标签数组：LCPL LPL RCPL RCPL。可通过反转上述编码操作来进行读取。首先，可读取编码的4进制数字。然后，可使用密钥和二进制XOR运算将相应的十进制值转换为编码数字：122XOR 123＝1。
作为标签设计的替代或补充，可使用所述技术写入条形码，其中可通过使用光偏振来编码隐蔽QR码，如图1中的演示标签所示。
本发明可涉及标签写入装置。写入装置可包含脉冲激光器和写入头，其中通过使用合适的光缆，来自激光器的单个光束可被分成以所需的N×N阵列布置的多个激光束。写入头中的每个光束均可配备有其自身的受控偏振器和四分之一波片，以准备任何所需的偏振：左圆形、右圆形或线性。然后可将光束聚焦到GST材料上所需的大小上以进行写入。激光束可具有圆形或正方形形状，并且可具有高斯或高帽轮廓。
本发明可涉及一种读取装置。读取装置可检查在写入真实性标签的区域中给定波长的左和右圆形偏振光的不同光吸收。所述装置可由连续激光器组成，所述激光器产生窄光束，仅照射相当于标签上所写入点大小的小区域。光束可通过光弹性调制器或普克尔斯盒或Soleil-Babinet补偿器等，以准备左和右圆形偏振光的交替脉冲，然后可通过标签对其进行扫描。光电倍增管单光束检测器可在标签后面，并且可被定时以仅记录具有左或右圆形偏振的光脉冲。然后可使用如上述算法将读取信号作为标签上的位置的函数转换为图像或数字。
读取装置的替代设计可使用可照射整个标签的激光的宽光束照射。光束可再次通过光弹性调制器或普克尔斯盒或Soleil-Babinet补偿器，以准备左和右圆形偏振光的交替脉冲。这些脉冲可穿过标签，并且信号可由像素化检测器(例如，光电二极管或雪崩光电二极管阵列)记录。
允许快速读取建议的安全标签的读取装置的设计可基于激光偏振计的设计。在这种设计中，可使用已证明在CD光谱中产生最大响应的波长的激光束，在这种情况下，在500至560纳米(nm)的范围内，更优选在515至545nm的范围内，例如532nm。来自一小束激光的线性偏振光可用来扫描标签的区域。然后可通过一组偏振和检测器来测量偏振旋转。在这些测量中，穿过标签的光的偏振旋转的确切角度可能并不重要，只有旋转的方向(向左或向右或不旋转)可用来揭示标签中的隐蔽信息。
不同波长的光可用来以相同图案写入光斑，以提供存储信息的附加参数。可将这类光斑与用另一波长的光写入的另一光斑区分开。举例来说，如果将532纳米(nm)的绿光(G)与左(L)或右(R)圆形偏振(CP)一起使用来写入光斑，则在读取时，它将给出峰值也在532nm处的响应信号。如果将266nm的蓝光激光器(B)与左(L)或右(R)圆形偏振(CP)一起使用，则它给出在266nm左右的响应峰值。线性偏振光相对于感应光的波长可能无法区分信号。因此，在左和右圆形偏振光以及一个方向的线性偏振(LP)光的情况下，它给出了以增加的密度写入信息的机会。举例来说，BLCP、BRCP、GLCP、GRCP和BGLP光斑。另外，添加不同的线性偏振方向还可提高信息密度(且因此提高标签的安全性)。当标签被读取时，它可被蓝光、绿光或任何合适的波长读取，并且因此可区分不同的光斑。
本发明的实施例可用于各种产品的安全标签的制造和认证。本发明的优点可为高安全性和制造个别标签的简单性的组合。现有技术通常依赖于电子束光刻技术来在金属基质中写入不断下降的特征，这些特征通常会下降到几十纳米，而在大规模生产期间很难可靠地再现这些特征。另外，电子束技术不能容易地用来个别化标签。所公开的技术可为安全的，因为它可使用若干级别的加密，并且可容易地适应标签的大规模制造，每个标签均可为唯一的。
所公开的方法可包括以下任何特征。它可包括使用硫族化物材料来提高真实性标签的安全性级别。所公开的方法可包括使用光偏振来存储和读取标签中的个别数字/信息。
现在将参考实例性实施例更详细地描述本发明。可使用手性光，如左或右圆形偏振光，以使Ge2Sb2Te5的非晶膜结晶。膜的经处理区域变得手性，这取决于用来使膜结晶的光的手性。这可体现在由相反手性的光(即左和右圆形偏振光)处理的区域记录的明显的镜像对称圆形二向色性光谱中。这种现象的机理被认为是当光在膜中诱导结晶时，生长中的微晶在材料中沿传播光的旋转偏振矢量排列。取决于光中偏振的旋转方向，手性左旋或右旋微晶基团形成并保留在材料中。然后，当测量圆形二向色性光谱时，这些手性微晶团可产生手性响应。
图1A将标签设计示出为可见条形码内的隐蔽QR码。图1B示出了它在LiF衬底盘上的GST膜样品中的实施方式。图1C示出了可见光下的放大条形码，并且图1D示出了通过圆二向色性测量揭示的QR码。从图1D可看出，可使用手性照射和由手性照射诱导的光斑的手性表示的隐藏QR码来读取标签。
实例
图1A为样品110中的实例性标签120的示意图。标签120由点形式的激光修改区域130的阵列制成。通过左圆形偏振光、右圆形偏振光或线性偏振光(例如，竖直、水平和/或倾斜)来修改每个激光修改区域130。左圆形偏振修改区域132全部以相同的颜色示出，右圆形偏振修改区域134也是如此，并且线性偏振修改区域136也是如此。标签120还包含由样品110的未修改区域形成的空间138。图1A中所示的标签120包括若干列修改区域130，但应当理解，可由修改区域形成任何合适的阵列或形状。
图1B示出了图1A的示意图的实施方式。样品110为载在氟化锂(LiF)盘上的Ge2Sb2Te5(GST)膜。标签120被限定在样品110的预定区域内。在此实例中，总共有90个光斑(其每个直径约500微米)分布在8×5mm区域的10×9网格中。图1C示出了图1B的标签120在可见光(即非偏振光)下的放大图。从图1C可看出，所有激光修改区域130看起来基本上相同，示出为样品110内的点。与样品110相比，空间138没有示出任何修改。因此，标签以预定空间布置显示激光修改区域的可见布局。空间布置包括以预定方式由未修改区域隔开的激光修改区域。
当例如使用圆形二向色性(CD)仪器测量时，由左圆形偏振的光形成的左圆形偏振修改区域132具有第一类型的光学活性。在激光修改区域的构造期间，材料的分子片段在修改光的电磁场下排列，因此所述材料呈现左旋手性。由此，激光修改区域132与左圆形偏振光的相互作用不同于其它偏振。以类似的方式，由于在构造期间创建的右旋手性，右圆形偏振激光修改区域134表现出光学活性。线性偏振激光修改区域136通过与修改光的线性偏振电磁场对准的分子片段创建，并且因此在与修改光具有相同取向的线性偏振光下表现出光学活性。因此，每个激光修改区域在被具有与创建所述区域的偏振相同的偏振的光照射时表现出光学活性。
举例来说，左圆形偏振激光修改区域132具有第一类型的光学活性。它们表现出左圆形偏振光的透射增加，并且右圆形偏振光的反射增加。右圆形偏振激光修改区域134具有第二类型的光学活性。它们表现出右圆形偏振光的透射增加，并且左圆形偏振光的反射增加。线性偏振激光修改区域136具有第三类型的光学活性。它们表现出相同取向(例如竖直、水平和/或倾斜)的线性偏振光在透射模式下的透射增加(参见例如图3和5)和在反射模式下的反射增加(参见例如图4和6)，以及其它偏振状态在透射模式下的透射降低(参见例如图3和5)和在反射模式下的反射降低(参见例如图4和6)。因此，有可能通过用特定偏振的光照射来区分激光修改区域的类型。
图1D示出了图1C的标签，如由圆二向色性测量所揭示，所述圆二向色性测量使用用于同步辐射圆二向色性成像的金刚石B23束线，所述同步辐射圆二向色性成像具有高度准直的微珠以实现高空间分辨率。这类测量包括在左圆形偏振光和右圆形偏振光下的顺序照射。每种照射类型下的结果的比率被用来形成信号的比率并示出其相对强度(强度大小)。左圆形偏振修改区域132全部出现，以相同的颜色示出，其中左圆形偏振光的信号强度比右圆形偏振光的信号强度更强。在右圆形偏振光的信号强度大于左圆形偏振光的信号强度的区域中，右圆形偏振修改区域134全部出现，以另一种颜色示出。因此揭示了激光修改区域的光学活性和行为。由于在左圆形偏振照射和右圆形偏振照射两者下一些区域的行为相同，因此并非所有的激光修改区域130均出现在这一描绘的情况中。线性偏振的修改区域136未出现在图1D中。类似地，空间138没有示出任何活性，因为它们对于左和右圆形偏振光均表现出相同的方式，并且因此不会在信号上产生差异。因此，可将左圆形偏振修改区域132与右圆形偏振修改区域134区分开，而将右圆形偏振修改区域又可与线性偏振修改区域和未修改区域区分开。因此，可揭示原本不可见的空间布置。
尽管在图1A-D中示出了实例性阵列，但应当理解，可以任何合适的方式在其间以任何合适的间隔布置激光修改区域130、132、134和136以及空间138。举例来说，可写入修改区域130的正方形阵列，其在可见光下看起来包括规则地间隔开的相同点，但在圆二向色性测量下或在特定偏振的光照射下可揭示隐蔽图案。另一种隐蔽模式可通过在线性偏振下的测量来揭示，以揭示线性偏振的修改区域136。此外，用来创建激光修改区域的线性偏振的相对取向也可区分。因此，由不同取向的线性偏振(例如竖直、水平、倾斜)创建的激光修改区域也可彼此区分开。
尽管图1D示出了圆二向色性测量的结果(即对于不同偏振的信号的差异)，但可通过用单偏振的光照射标签120来揭示激光修改区域的光学活性状态。举例来说，左圆形偏振激光修改区域132将具有右圆形偏振光的增加的反射。由此，它们可通过在右圆形偏振光下照射和观察反射光的增加而被揭示。备选地，可通过透射左圆形偏振光来揭示它们。因此，有可能通过用预定偏振的光照射标签来揭示激光修改区域的隐蔽布置。
图1的阵列为笛卡尔坐标中的二维正交布置。然而，标签120不必布置在笛卡尔正交轴线上，而是可基于能够提供可寻址区域的任何坐标系。
作为另一实例，当在可见光下观察时，可使用修改区域130和空间138来写入阵列，以创建包括标准QR码的标签120。然后，使用合适的偏振对标签120的测量可揭示另外隐藏的修改区域的阵列和图案。在另一偏振的照射下，它还可揭示另一隐蔽图案。
标签120可用任何合适的材料写入，并且可用相变材料写入。所述材料可为硫族化物材料。硫族化物材料的非限制性实例包含Ge-Sb-Te(GST)、As-Sb-Te、As-Ge-Sb-Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Te、Ag-ln-Sb-Te、Ge-Te、In-Se、Sb-Te、Ga-Sb、In-Sb、As-Te、Al-Te、Ge-Sb-Te、Te-Ge-As、In-Sb-Te、Te-Sn-Se、Ge-Se-Ga、Bi-Se-Sb、Ga-Se-Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Ge、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-O、Te-Ge-Sn-Au、Pd-Te-Ge-Sn、In-Se-Ti-Co、Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Co、Sb-Te-Bi-Se、Ag-ln-Sb-Te、Ge-Sb-Se-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Te-Sn-Ni、Ge-Te-Sn-Pd和Ge-Te-Sn-Pt。应当理解，本文所用的连字符化学组成符号指示包含在特定混合物或化合物中的元素，并且旨在表示涉及所指示元素的所有化学计量。此外，在规定了具有特定化学计量比的硫族化合物的情况下，硫族化合物可包含具有其它化学计量比的元素的相同组合。
所述材料可包括Ge、Sb和Te。所述材料可包括一种或多种掺杂剂。一种或多种掺杂剂可选自Ag、Au、B、C、N、O、Al、Si、P、S、Ga、Se、In、Sn、I、Pb和Bi。所述材料可包括一种或多种掺杂剂，其中至少一种为N。
所述材料可为包括Ge、Sb、Te和一种或多种掺杂剂的硫族化物材料。一种或多种掺杂剂可选自Ag、Au、B、C、N、O、Al、Si、P、S、Ga、Se、In、Sn、I、Pb和Bi。所述材料可包括一种或多种掺杂剂，其中至少一种为N。
所述材料可包括以下量(以原子百分比)的Ge、Te和Sb：约5％至约60％的Ge；约20％至约70％的Te；和约5％至约30％的一种或多种掺杂剂；其余为Sb(例如约5％至约60％的Sb)。材料中Ge的原子百分比可为约15％至约50％，例如约17％至约44％，例如约22％。材料中Sb的原子百分比可为约15％至约50％，例如约17％至约44％，例如约22％。材料中Te的原子百分比可为约23％至约56％，例如约48％至约56％，例如约55％。Ge、Sb和Te可分别以约22％、约22％和约55％的原子百分比存在。
相变材料可包括式Ge2Sb2Te5Xn的硫族化合物，其中X表示一种或多种掺杂剂，并且n为约0.1至约2。X可表示选自Ag、Au、B、C、N、O、Al、Si、P、S、Ga、Se、In、Sn、I、Pb和Bi的一种或多种掺杂剂。X可为N。值n可为约1至约2，例如约1或约2。
可根据本领域中已知的各种技术来生产相变材料。例如，相变材料可通过气相沉积在合适的衬底上来产生。合适的沉积技术包含物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)。物理气相沉积技术包含溅射、蒸发和电离沉积技术。
所述材料可形成为材料层。所述层的厚度可在约40至约1000nm的范围内，例如约60至100nm，或约200至约300nm。
所述材料可形成为在衬底上的层。衬底可为硅衬底或包含聚合物或半导体材料层的另一大块衬底。举例来说，衬底可选自硅晶片、绝缘体上硅衬底、蓝宝石上硅衬底、基础半导体基底上的硅的外延层以及其它半导体或光电材料，如硅锗、锗、砷化镓或磷化铟。衬底的材料可为掺杂的或未掺杂的。取决于相变材料的预期应用，所述材料还可形成在覆盖衬底的另一种材料上。
所述材料可包括手性物质。所述材料可包括多种手性物质。手性物质可为手性分子或络合物，也可为手性片段，即可以多种非重叠形式存在的分子片段或微晶簇。
所述材料可包括在材料中形成一种或多种手性物质的掺杂剂。所述材料可掺杂有氮，使得在所述材料中形成一种或多种手性物质。
所述材料可包括含有氮原子的手性物质，其中氮原子以基本上非平面的几何形状结合到三个不同的部分，并且包括孤对电子。氮原子可以非平面几何形状结合到Ge、Sb和Te上。围绕氮原子的键角之和可小于360°，例如约320°至约355°。围绕氮原子的键角之和为约355°。
图2示出了用于在样品中写入标签的标记系统的示意图。所述系统包括生成激光束142的激光器140。激光束142传播到散焦光学件160，所述散焦光学件被布置成将激光束142分成多个光束143、144、145、146。多个光纤150被布置成将多个光束143、144、145、146中的每一个引导到偏振设备170。偏振设备包括线性偏振器172和四分之一波片174。线性偏振器172和四分之一波片174可为单独可寻址的。
当多个激光束143、144、145、146中的每一个穿过偏振设备170时，赋予期望的偏振状态。偏振设备170包括分别用于光束143、144、145、146中的每一个的元件。偏振设备170的元件为可个别寻址的且可被控制，以便以期望的偏振状态使每个激光束143、144、145、146偏振。举例来说，最顶部光束143可被线性偏振器172偏振成线性偏振状态(例如，竖直、水平和/或倾斜)。没有使用最顶部光束143的路径中的四分之一波片174。下一个光束144可被四分之一波片174偏振到左圆形偏振状态。光束145可被四分之一波片174偏振到右圆形偏振状态。
所述系统还可包含停止激光束143、144、145、146中的任何和所有的传播的块或光闸176。举例来说，光闸176可设置在每个光束143、144、145、146的路径中并在偏振设备170和样品110之间，或者在光纤150和偏振设备170之间。光闸176可操作以停止光束的传播，从而停止激光修改区域的样品110中的构造。这样，可在标签120中“形成”空间138。
根据图2的系统，每个光束143、144、145、146可被赋予期望的偏振状态。然后，光束被聚焦光学件162聚焦到样品110中。因此，每个光束在样品内写入激光修改区域130，每个激光修改区域130具有由相应偏振的光形成的光学特征。在系统中包含光闸176的情况下，可防止任何光束到达样品110并写入修改区域130，而是在标签120中产生空间138。
图2的系统包括用于写入修改区域130的四个光束143、144、145、146。然后，系统可通过每次曝光在样品110内写入四个激光修改区域130。曝光后，可平移样品110，使得下一次曝光在样品110内的下一个位置写入激光修改区域130。备选地，聚焦光学件162可将光束143、144、145、146中的每一个重新聚焦到样品110内的另一个位置。
尽管在图2中示出了四个光束，但应当理解，可使用任何合适的数量。在图2中，光束被线性地布置，并且所写入的激光修改区域130被设置在样品110内及其表面下方的一条线上。然而，可以任何合适的方式布置光束，并且聚焦光学件可被配置成根据需要将每个激光修改区域130写入样品110内的预定位置。聚焦光学件162可为动态的，并且可被控制以根据需要或根据控制程序将激光修改区域130写入样品110内。
样品110可在固定到产品之前被标记。举例来说，样品110可为首先在其中写入有标签120，然后粘贴到产品上的贴纸。样品110可为施加到产品上的涂层，然后在产品上写入有标签120。样品可为产品本身，因此标签120直接写入在其中。
图3示出了用于透射型读取器的标签读取装置。标签读取装置包括用于生成激光束142的激光器140；用于将激光束142扩展到期望的覆盖范围的散焦光学件160；和用于使激光束142准直的聚焦光学件162。准直光束142穿过线性偏振器172和延迟器174(例如，左旋、右旋1/4波静态延迟器、普克尔斯盒、PEM、电动Soleil Babinet等)，用于向激光束142赋予左或右圆形偏振。光束142的大小被设定为照射样品110内的整个标签120。在穿过样品110和标签120之后，光束142入射在检测器190上。
可从激光束的路径中移除延迟器174，以便用线性偏振光照射样品110。备选地，可将延迟器174保持在光束142的路径中，以用第一圆形偏振的光(例如，左)照射样品110，并且还可将其翻转，以用第二类型的圆形偏振的光(例如，右)照射样品110。
检测器190在使用其间检测通过样品110透射的光。在检测器190处接收的信号将取决于照射样品110的光的偏振，并且取决于样品110内的激光修改区域130的空间布置和类型。可揭示隐蔽的空间布置。通过将在检测器处接收到的信号与施加到样品的已知光偏振进行比较，可揭示激光修改区域的类型，并且可揭示区域类型的隐蔽布置。
任选地，控制器(未示出)可用来控制延迟器174的切换，以将样品110的圆形偏振照射从左向右切换，反之亦然。控制器还可用于通过检测器的定时检测来协调圆二向色性测量，以便在一段时间内仅记录第一偏振的光，然后在另一时段内记录第二偏振的光。控制器然后可比较那些测量结果，以生成例如二向色性测量，如图1D所示。
图4示出了用于反射型读取器的标签读取装置。所描绘的读取器包括类似于图3所示的元件，并且还包括二向色镜180，所述二向色镜被布置成使得激光束142可从激光器140传递到样品110，然后从二向色镜180反射到检测器190上。在从样品110反射时，光(例如，塑造的左圆形偏振光)的旋向性或偏振被翻转到相反的旋向性(例如，右圆形偏振)，当被二向色镜180反射时，所述旋向性或偏振又被翻转回到其原始偏振(例如，左圆形偏振)。线性偏振在通过二向色镜180透射以及分别从样品110和镜180反射时维持。
图4的读取器可用来通过反射来自样品110中的标签120的光的不同偏振来读取标签。图3的读取器可用来通过样品110中的标签120透射不同偏振的光来读取标签。为了增加信号强度，可增加样品110的厚度，使得可使形成标签120的激光修改区域130更大，并且因此对入射在其上的光提供更强的响应。然而，增加样品110的厚度可减少穿过其中的光的透射，因此可在需要更厚或不透明的样品110的地方使用反射型读取器，以便在检测器190处获得更强的信号。
图5示出了用于透射型读取器的标签读取装置。标签读取装置包括用于生成光束142的光源，例如激光器140；用于将光束142扩展到期望的覆盖范围的散焦光学件160；和用于使光束142准直的聚焦光学件162。准直光束142穿过线性偏振器172和菲涅耳多棱镜(若干个角形石英棱镜)182，将存在从其中射出的两个光束(一个用于左圆形偏振分量而另一个用于右左圆形偏振分量)，并且所述光束将被旋转的四分之一波长延迟器175从每个菲涅耳光束转换成线性偏振分量。光束142的大小被设定为照射样品110内的整个标签120。在穿过样品110和标签120之后，光束142被菲涅耳多棱镜182分成两个光束：一个用于左圆形偏振分量而另一个用于右圆形偏振分量，它们被可旋转的四分之一波长延迟器175转换成线性偏振，所述两个光束入射到检测器190上。
可将两个可旋转的四分之一波片175从激光束的路径上移除，并且由可旋转的线性偏振器替换，作为分析器173，以对样品110的标签120的塑造的线性偏振(竖直、水平或倾斜)成像。
图6示出了用于反射型读取器的标签读取装置。所描绘的读取器包括类似于图5所示的元件，并且还包括二向色镜180，所述二向色镜被布置成使得激光束142可从激光器140穿过到样品110，然后从二向色镜180反射到菲涅耳多棱镜(若干个角形石英棱镜)182、可旋转的四分之一波长延迟器175和检测器190上。当相对于172处于交叉偏振位置时，用线性偏振173替换可旋转的四分之一波长延迟器175将标识标签120的线性偏振分量。
图6的读取器可用来通过反射来自样品110中的标签120的光的不同圆形偏振来读取标签。
图7示出了用于反射型读取器的标签读取装置。标签读取装置包括用于生成激光束142的激光器140；用于将激光束142扩展到期望的覆盖范围的散焦光学件160；和用于使激光束142准直的聚焦光学件162。准直光束142穿过线性偏振器172和可旋转的四分之一波片174，用于向激光束142赋予左或右圆形偏振。光束142入射在样品110中的标签120上并从其反射。在从样品110和标签物120反射之后，光束142入射在检测器190上。
可操作四分之一波片174(例如从激光束的路径移除)，以便用线性偏振光照射样品110。备选地，四分之一波片174可保持在光束142的路径中，以用第一圆形偏振的光(例如，左)照射样品110，并且还可翻转，以用第二类型的圆形偏振的光(例如，右)照射样品110。
检测器190在使用期间检测从样品110反射的光。在检测器190处接收的信号将取决于照射样品110的光的偏振，并且取决于样品110内的激光修改区域130的空间布置和类型。如本文所述，可通过适当的照射来揭示隐蔽的空间布置。通过将在检测器处接收到的信号与施加到样品110和标签物120的已知光偏振进行比较，可揭示激光修改区域130的类型，并且可揭示区域类型的隐蔽布置。
图8A为样品110中的实例性标签120的示意图。标签120包括激光修改区域130的阵列。在这种情况下，激光修改的区域为点，但应当理解，可通过激光修改样品110的一部分来形成任何适当成形的区域。使用左圆形偏振光、右圆形偏振光或线性偏振光(例如，竖直、水平和/或倾斜)形成标签120的每个激光修改区域130。左圆形偏振修改区域132全部以相同的颜色示出，右圆形偏振修改区域134和线性偏振修改区域136也是如此。标签120还包含由样品110的未修改区域形成的空间138。图8A所示的标签120包括若干列激光修改区域130，但应当理解，任何适当的阵列或形状均可由修改区域130形成。
图8B示出了图8A的示意性标签120在样品110中的实施方式，所述样品包括由左圆形偏振光形成的左圆形偏振修改区域132、由右圆形偏振光形成的右圆形偏振修改区域134以及由线性偏振光形成的线性偏振修改区域136。使用根据图3的方案并通过如图10所示的读取器系统来读取图8B的标签。标签120在左圆形偏振光下被照射，并且图像的强度范围显示在图8B中。由于在图8B中示出了图像的强度范围，因此其中的激光修改区域130看起来彼此类似。
图8C示出了由图3和10的读取器在左和右圆形偏振光照射下获得的标签120的两个图像之间的差异。不同的偏振从不同类型的激光修改区域130的反射不同，并且因此不同偏振下的图像的比较(在这种情况下，图像的差异)揭示了不同类型的激光修改区域130，并且每种类型的激光修改区域130可彼此区分。公开了对应于它们在图8A的示意图中的位置的左圆形偏振修改区域132。类似地，揭示了右圆形偏振修改区域134，以及线性偏振修改区域136。空间138也被清楚地视为未修改区域，从而允许看到修改区域130。
图8D示出了图8A至8C的标签120的圆形二向色性信号(椭圆度以毫米为单位)。再次，激光修改区域130的类型可清楚地彼此区分，并且它们的位置和布置通过测量来揭示。
图9A示出了包括点形式的激光修改区域130的实例性标签120的示意图。所描绘的四个激光修改区域130中的每一个对应于不同类型的激光修改区域。第一(在图9A中的最左侧)激光修改区域130为由左圆形偏振光形成的左圆形偏振修改区域132。第二(图9A中的左起第二个)为由右圆形偏振光形成的右圆形偏振修改区域134。第三和第四激光修改区域(图9A中的右侧的两个区域)为由线性偏振光形成的线性偏振修改区域136。然而，第三修改区域为使用竖直线性偏振光形成的竖直线性偏振修改区域137，而第四区域(图9A中的最右侧)为使用水平线性偏振光形成的水平线性偏振修改区域139。
图9B示出了使用根据图7的方案并在图11中示出的读取器读取的图9A的标签120的实施方式。类似于图8B，图9B示出了用左圆形偏振光照射的标签120的强度范围。由于图像显示强度范围，因此图9B中的激光修改区域130中的每一个尽管类型不同但看起来彼此类似。
图9C示出了由图7和11的读取器在左和右圆形偏振光照射下获得的标签的两个图像之间的差异。通过比较在不同偏振的照射下获得的图像(在这种情况下为左圆形偏振照射和右圆形偏振照射之间的差异)，揭示了激光修改区域130之间的差异，并且每种类型的激光修改区域130可彼此区分。公开了对应于其在图9A的示意图中的位置的左圆形偏振修改区域132。类似地，揭示了右圆形偏振的修改区域134。此外，竖直线性偏振修改区域137与水平线性偏振修改区域139区分开。
图9D示出了图9A至9C的标签120的圆形二向色性信号(椭圆度以毫米为单位)。再次，激光修改区域130的类型可清楚地彼此区分，并且它们的位置和布置通过测量来揭示。特别地，由竖直线性偏振光和水平线性偏振光形成的激光修改区域130彼此区分开。因此，在标签120中形成四种不同类型的激光修改区域130。
图10示出了图3中所示的读取器设计的实际实施方式。它包括照射装置1040，所述照射装置包括激光或LED光源以及用于照射标签120的必要光学件。标签120被定位成使得光通过所述标签透射到包括传感器和/或照相机的检测器190。因此，图10的读取器设备用作透射型读取器。
图11示出了图7中所示的读取器设计的实际实施方式。它包括照射装置1040(包括激光或LED光源和光学件)、样品110中的标签120以及包括传感器和/或照相机的检测器190。图11的读取器设备用作反射型读取器，使得来自照射装置1040的光在被检测器190感测之前从标签反射。
