专利摘要

根据一个方面，本发明涉及一种具有意图通过透射来观察的等离子体激元效应的光学安全构件，所述光学安全构件包括：由透明的介电材料制成的两个层（101、103）；金属层（102），其布置在由透明的介电材料制成的所述两个层之间，以便形成两个介电-金属界面（105、106），且所述金属层被结构化成：能在其至少一部分上形成波纹（104），所述波纹能够使由所述介电-金属界面支撑的表面等离子体激元模与入射光波耦合。所述波纹在第一耦合区域中布置在第一主方向上，且在与第一耦合区域隔开的至少一个第二耦合区域中布置在与所述第一主方向基本上垂直的第二主方向上，所述金属层在所述耦合区域中的每个中均是连续的。

权利要求

1.一种意图在透射下被观察的等离子体激元光学安全构件，包括：

-两个透明的电介质层（101、103）；和

-金属层（102），其布置在所述两个透明的电介质层之间，以便形成两个介电/金属界面（105、106），所述金属层的区域的至少一部分被结构化成形成波纹（104），所述波纹（104）能够使由所述介电/金属界面支撑的表面等离子体激元模与入射光波耦合，所述波纹在第一耦合区域中布置在第一主方向上，且在与第一耦合区域隔开的至少一个第二耦合区域中布置在与所述第一主方向基本上垂直的第二主方向上，所述金属层在所述耦合区域中的每个中均是连续的。

2.如权利要求1所述的光学安全构件，其特征在于，所述耦合区域中的两个形成互补图案（71、72）。

3.如权利要求1所述的光学安全构件，其特征在于，所述波纹中的至少一部分同心地布置。

4.如权利要求1所述的光学安全构件，其特征在于，所述波纹中的至少一部分放射状地布置。

5.如前面权利要求中任一所述的光学安全构件，其特征在于，所述金属层还包括非结构化区域。

6.如前面权利要求中任一所述的光学安全构件，其特征在于，所述波纹的波距为100nm至600nm，所述波纹的深度为所述波距的10%至30%。

7.如前面权利要求中任一所述的光学安全构件，其特征在于，形成了所述层中的每个的所述透明的电介质的折射指数之间的差小于0.1。

8.如前面权利要求中任一所述的光学安全构件，其特征在于，所述金属层的至少一部分由银形成，其厚度基本上为20至60nm。

9.如前面权利要求中任一所述的光学安全构件，其特征在于，所述金属层中的至少一部分由铝形成，其厚度基本上为10至30nm。

10.如前面权利要求中任一所述的光学安全构件，其特征在于，所述金属层由单一的金属形成。

11.如权利要求1-9中任一所述的光学安全构件，其特征在于，所述金属层包括至少两部分，其中的每个由不同的金属形成。

12.一种意图保护文件并包括如前面权利要求中任一所述的至少一个光学安全构件的光学安全元件。

13.如权利要求12所述的光学安全元件，其特征在于，所述光学安全元件还包括承载所述透明的电介质层中的一个的支撑膜。

14.如权利要求12或13所述的光学安全元件，其特征在于，所述光学安全元件还包括置于所述透明的电介质层中的一个上的粘合膜。

15.一种包括支撑部（112）以及固定至所述支撑部的如权利要求1-11中任一所述的光学安全构件或如权利要求12-14中任一所述的光学安全元件的安全文件（1），所述支撑部包括其上布置有所述光学安全构件的透明区域（113）。

16.一种包括支撑部（122）以及被封装在所述支撑部中的如权利要求1-11中任一所述的光学安全构件或如权利要求12-14中任一所述的光学安全元件的安全文件（1），所述支撑部包括所述光学安全构件的任一侧上的透明区域（123、124）。

17.一种用于制造等离子体激元光学安全构件的方法，包括：

-将金属层沉积到第一透明电介质层（103）上；和

-用第二电介质层（101）将所述金属层封装起来，以便形成介电/金属界面（105、106），

该方法特征在于，所述金属层的区域的至少一部分被结构化成形成波纹（104），所述波纹（104）能够使由所述介电/金属界面支撑的表面等离子体激元模与入射光波耦合，所述波纹在第一耦合区域中布置在第一主方向上，且在与第一耦合区域隔开的至少一个第二耦合区域中布置在与所述第一主方向基本上垂直的第二主方向上，所述金属层在所述耦合区域中的每个中均是连续的。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一电介质层被结构化成形成所述波纹，所述金属层以基本上不变的厚度被沉积到所述被结构化的第一层上。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述金属层的所述沉积包括：将包括第一金属的第一层（108）沉积到所述第一电介质层（103）的表面的第一部分上；和将包括第二金属的至少一个第二层（109）沉积到所述第一电介质层（103）的表面的第二部分上。

20.如权利要求17-19中任一所述的方法，其特征在于，所述金属层的所述沉积选择性地被实施成：使肉眼透明地可见的宏观图案能够被限定。

说明书

技术领域

本发明涉及安全标记的领域。具体而言，本发明涉及一种用于检验文件的真实性的透射光学安全构件、一种用于制造这种构件的方法和一种配备有这种构件的安全文件。

背景技术

许多用于验证文件或产品的、尤其用于安全文件（例如有价证券（即钞票）、护照或身份证明文件等）的技术是已知的。这些技术旨在制造光学安全构件，所述光学安全构件的光学效果根据观察的参数（相对于观察轴线的定位、光源的位置和尺寸等）呈现非常特征化的和可检验的构型。这些光学构件的总体目的是：从难以复制的物理构型中产生新的和可区分的效果。

在这些构件中，被称作“衍射光学可变图像装置”的DOVID是产生通常被称为全息图的可变衍射图像的光学构件。这些构件通常通过反射来观察。

本专利申请涉及可以在透射下检验的光学安全构件。

在这些构件中，专利US6428051描述了一种钞票类型的有价证券，其包括形成了窗口的孔眼和某些数量的验证特征，所述窗口被安全膜覆盖，所述安全膜通过粘合剂固定至文件中所形成的窗口的周边。

在I.Aubrecht等人的文章（“Polarization-sensitive multilayer diffractive structures for document security”，Proceedings of SPIE Vol.7358，2009）中，描述了这样一种多层结构，其基于在界面处的等离子激元模（plasmonic modes）的激发而呈现共振透射效果，所述界面在结构化金属层与两个封装该金属层的电介质层之间。该文章报道了所述效果的偏振依赖性，并提出了一种用于基于透射波的偏振分析来检验以这种方式制造的构件的可靠性的系统。

专利申请US2010/0307705以通常的方式描述了一种具有这样的区域的安全文件，该区域包括用于刺激体或表面等离子体激元（plasmonic）并产生共振效果的纳米级金属图案。

然而，虽然上述文件中所描述的结构在透射和反射方面呈现显著的效果，但是它们不能容易地通过肉眼来验证，尤其不能容易地由没有经验的用户通过透射进行验证。

本发明提供了一种等离子体激元光学安全构件，其可通过肉眼非常容易地和非常可靠地在透射下检验，以便为无经验的用户提供最大的帮助，同时以很高的可靠性来保证验证。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种意图在透射下观察的等离子体激元光学安全构件，所述光学构件包括：两个透明的电介质层；和金属层，其布置在所述电介质层之间以便形成两个介电/金属界面，所述金属层的区域的至少一部分被结构化成能形成波纹，所述波纹能够使通过所述介电/金属界面支撑的表面等离子体激元模与入射光波耦合。所述波纹在第一耦合区域中布置在第一主方向上，且在与第一耦合区域隔开的至少一个第二耦合区域中布置在与所述第一主方向基本上垂直的第二主方向上，所述金属层在所述耦合区域中的每个中均是连续的。

这种构件在以所谓的中心波长为中心的光谱带中呈现突出的透射效果，所述中心波长由所述耦合区域的波纹的特征来限定，且对于观察者而言，耦合区域的颜色随着对所述构件的观察角度的变化使得能够对安全构件进行容易的和可靠的验证。

更确切来说，所述耦合区域中的至少两个包括被布置在两个大致垂直的主方向上的波纹，所述构件在透射下被观察时在第一区域（所述第一区域的颜色不随所述构件的观察角度而变化）与第二高度地可变的区域之间呈现明显的视觉对比。

作为一个变型，这些耦合区域形成互补图案，使得通过观察者进行的验证更加容易，所述图案能够实现这样的移动：该移动将产生对观察者而言更直观的大的颜色变化。

作为另一变型，所述波纹的至少一部分以使所述构件轴向对称的方式同心地或放射状地布置。因此，观察结果与方位无关。

作为另一变型，所述金属层还包括非结构化区域。光密度高的该区域使得能够进一步加强耦合区域，从而在给定的光谱带中由于等离子体激元效应而呈现突出的透射性。

有益地，所述耦合区域中的所述波纹的波距为100nm-600nm且深度为波距的10%-30%。不同的耦合区域的波距可以是相同的、以便在被观察者观察时呈现类似的颜色，或者相反地根据期望的视觉效果呈现不同的颜色。

有益地，形成所述层中的每个的所述透明的电介质在目标光谱带（优选是可见光谱带）中的折射指数之间的差小于0.1，使得在所述中心波长处具有光学突出的透射效果。

作为一个变型，所述金属层的至少一部分由银形成，且其厚度基本为20-60nm。

作为另一变型，所述金属层的至少一部分由铝形成，且其厚度基本为10-30nm。

在一个实施例中，所述金属层可由单一的金属形成。此时，该层的厚度基本不变。

根据另一实施例，所述金属层包括至少两部分，其中的每个由不同的金属形成。这可在等离子体激元效应的光谱带中在反射上和透射上都获得不同的视觉效果。

根据第二方面，本发明涉及一种意图保护文件并包括根据第一方面的至少一个光学安全构件的光学安全元件。所述安全元件可包括其他安全构件、例如全息构件。

作为一个变型，所述安全元件根据情况包括最终应用所需的其他层；例如，除了产生等离子体激元效应的有效层之外，所述安全元件还可包括承载所述电介质层中的一个的支撑膜和/或置于所述透明的电介质层中的一个上的粘合膜。这些膜相对于等离子体激元效应是中性的，因为它们既不降级也不影响介电/金属界面。这些膜使得可更容易地将所述元件粘合至要保护的文件和/或在工业上应用所述元件。

根据第三方面，本发明涉及一种包括支撑部和根据第二方面的光学安全元件的安全文件，所述光学安全元件固定至所述支撑部，所述支撑部包括其上布置有所述等离子体激元光学安全构件的透明区域。

所述安全文件、例如有价证券（比如钞票）或身份证明文件（比如身份证）可借助根据本发明的等离子体激元光学安全构件容易地在透射下验证，且由于所采用的技术而具有高的抗伪造能力。

作为一个变型，根据第一方面的光学安全构件或根据第二方面的光学安全元件被封装到所述安全文件的支撑部中。所述透明区域设在所述光学安全构件的任一侧上，因此能够在透射下验证所述光学安全构件。

根据第四方面，本发明涉及一种用于制造等离子体激元光学安全构件的方法，包括：

-将金属层沉积到第一透明电介质层上；和

-用第二电介质层将所述金属层封装起来，以便形成介电/金属界面，所述金属层的区域的至少一部分被结构化成形成波纹，所述波纹能够使由所述介电/金属界面支撑的表面等离子体激元模与入射光波耦合，所述波纹在第一耦合区域中布置在第一主方向上，且在与第一耦合区域隔开的至少一个第二耦合区域中布置在与所述第一主方向基本上垂直的第二主方向上，所述金属层在所述耦合区域中的每个中均是连续的。

作为一个变型，所述第一电介质层被结构化成形成所述波纹，且所述金属层以基本上不变的厚度被沉积到如此结构化的第一层上。

作为另一变型，所述金属层的所述沉积包括：将包括第一金属的第一层沉积到所述第一电介质层的表面的第一部分上，和将包括第二金属的至少一个第二层沉积到所述第一电介质层的表面的第二部分上。

作为一个变型，所述金属层的所述沉积选择性地被实施成：使肉眼透明地可见的宏观图案能够被限定。这些图案对应于脱金属区域（所述脱金属区域因而在可见光下是透明的），这些区域可用于增加构件的抗伪造能力，并可选地用于通过例如框出有色区域中的一个来增加从事检验的人员辨认图形的容易度。

附图说明

本发明的其他特征和优点将通过参照附图变得明显，所述附图通过图来示出，其中：

图1A、1B分别是根据本发明的光学安全构件的剖切的和从上方观看的局部图；

图2A、2B是分别在方位角为0°的TM模式下和方位角为90°的TE模式下针对图1A中示出的类型的构件进行的、示出了透射波的密度随波长和入射角度的变化的数值模拟；

图3A-3D是示出了在不同的构型中通过在透射下观察构件所获得的效果的图；

图4是具有两个结构化区域的构件的一个实施例，所述两个结构化区域具有两个正交的光栅矢量；

图5A、5B是示出透射波的强度随波长和图4中示出的构件的两个区域中的倾角的变化的数值模拟；

图6A、6B是图4中示出的类型的构件随波长变化对两种入射角度而言的透射曲线；

图7A-7D以不同的构型示意性地示出了根据本发明的示例安全构件；

图8A-8C是根据本发明的两个其他示例安全构件；

图9A、9B是根据本发明的另一示例安全构件；

图10是示出了根据本发明的安全构件的一个变型的剖面图的图；

图11A-11C分别是包括根据本发明的安全构件的示例安全文件的从上方观看、从下方观看和剖视的图；以及

图12A、12B是包括根据本发明的安全构件的示例安全文件的两个变型的剖面图。

具体实施方式

图1A和图1B分别示出了根据本发明的安全构件10的一个实施例的剖视图和顶视图的局部图。

根据本发明的安全构件通常包括具有基本上不变的厚度t（通常在几十至80纳米之间）的连续的金属层102，所述金属层102布置在两个透明的电介质层101、103之间，以便形成两个介电/金属界面105、106。所述金属可以是能够支持等离子体激元共振的任何金属，且优选是银、铝、金、铬或铜。所述电介质可以是能够与金属“非破坏性地联接”的任何介电材料，即没有物理-化学反应风险（例如氧化，其将降低检验的效果）的任何电介质。用于层101、103的电介质具有大致相同的、通常为大约1.5的折射指数，这些指数之间的差有益地小于0.1。例如，折射指数为n1的电介质层101是意图被压印的聚合物层，而层103是折射指数为n2（n2基本上与n1相等）的介电聚合物封装层。层101、103在可见光下是透明的。已知与表面处的电子的集体振荡有关的表面电磁波可在导电材料（例如金属）与电介质之间的界面处传播，该表面电磁波被称为表面等离子体激元。例如在H.Raether的参考文章（“Surface Plasmons”，Springer-Verlag，Berlin Heidelberg）中描述了这种现象。入射光波可以以不同的方式、尤其通过结构化所述界面而形成耦合光栅的方式与等离子体激元模耦合。

该基本原理在根据本发明的安全构件中实施，以便在透射下获得显著的效果。

在安全构件10中，金属层102被结构化成：能形成至少两个隔开的耦合区域，以用于与入射光波耦合。每个耦合区域均包括一组大致直线式的且平行的波纹，不同区域的波纹延伸在不平行的方向上。在每个耦合区域中，所述金属层均为连续的，且以能形成所述波纹的方式变形。图1A和图1B示意性地示出了所述耦合区域中的一个中的一组波纹104。每组波纹均以其波距Λ、波纹的振幅h（波峰与波谷之间的高度）和所述耦合区域中的金属层的厚度t为特征。通常，光栅的波距为100nm-600nm、有益地为200nm-500nm，所述高度为所述光栅的所述波距的10%-45%、有益地为10%-30%。术语“波纹”被理解成是指金属层的连续变化的变形，所述金属层在整个耦合区域上是连续的。波纹的轮廓有益地是正弦的或准正弦的；申请人已证明，具有正弦轮廓的变形是可接受的，只要其占空比保持在40%-60%。所述金属层的厚度t须小得足以允许所述两个介电/金属界面处的表面等离子体激元模的激发和耦合，从而如以下将更详述地那样实现共振透射效果。

考虑TM偏振的入射波（横电磁波，即对该横电磁波而言，电磁场H垂直于入射平面xz，所述入射平面xz是图1A中的图所在的平面），该波相对于光栅矢量k_g以0°的方位入射到光栅上，且在层103中与相对于与由波纹104形成的光栅平面垂直的y-轴以入射角度θ入射。图1B中示出的光栅矢量k_g是在与光栅的直线垂直的方向上的矢量，且其范数由k_g=2π/Λ限定，其中，Λ是光栅的波距。

为了得到耦合，即，为了使能量在入射到相对介电常数为εd的电介质上的波与等离子体激元模之间传递，必须满足以下方程（见H.Raether，同上）：

k_sp=n₁k₀sinθ±k_g   （1），

其中：

k₀是由k₀=2π/λ定义的波数；以及

k_sp由k_sp=n_spk₀定义，其中，n_sp是等离子体激元的有效折射率，在金属层的厚度无限的情况下给定为：

nsp=ϵmϵd/(ϵm+ϵf)---(2),]]>

其中，εm和εd分别是金属的和电介质的介电常数。

因此，可定义中心波长λ0，在该波长下，耦合将发生在法向入射（θ=0°）处。中心波长定义为：

λ₀=Λ/n_sp   （3）。

因此，光栅的波距将根据期望的中心波长来选择。

当光栅的波距固定后，耦合波长λ的变化在非零入射角和相对于光栅网络为零方位时由等式（1）表示，等式（1）可分解成两个等式：

λ=(n_sp-n₁sinθ)×Λ   （4）

λ=(n_sp+n₁sinθ)×Λ   （5）

此时存在两个波长，入射波可在所述两个波长处分别对应于同向传播和反向传播等离子体激元模与表面等离子体激元耦合。

当金属层的厚度有限、并且其厚度与金属中的等离子体激元模的电磁场的穿透深度（大约为 ）的量级相同时，金属层的上部界面处的等离子体激元模的电磁场也“看得见”下部界面，因此必须也满足该下部界面处的场边界条件。由此可见，此时存在可沿着金属层传播的两种等离子体激元模，两者均在金属层的上部和下部界面处具有场最大值：一种被称为长程等离子体激元模的等离子体激元模，其横向电磁场H是均匀的（因此，决定了电子的纵向振荡的纵向电场是不均匀的，即纵向电场在金属层中经过零值）；和一种被称为短程等离子体激元模的等离子体激元模，其H场是不均匀的，且被金属更高度地吸收。所述两种等离子体激元模的有效折射率在金属层的厚度不太小（例如大于15nm）时是类似的，且当入射波从空间意义上的和时间意义上的弱相干光源（例如白炽灯或来自太阳的自然光）发出时，这些模都在存在光栅时耦合。因此，当满足了耦合条件时，耦合的（或“激发的”）两种等离子体激元模的场在金属层的下部界面处也具有最大值，因此可借助光栅的存在而辐射到透射介质（层103）中，从而光能可穿过连续的金属层并由此产生透射峰，也就是术语“共振透射”。

图2A示出了针对图1A中示出的类型的构件在TM模式下相对于光栅矢量以方位角0°算出的随入射角θ和入射波长λ变化的透射情况。入射角θ是在层103的中间相对于光栅的法向定义的入射角。这些计算中使用了能够模拟电磁波传播的软件程序、例如软件程序 （由Grating Solver Development Company开发http://www.gsolver.com/）。所述波纹具有波距为300nm且深度为60nm的正弦轮廓。所述金属层由银制成，且厚度为40nm。所述金属层与两个介电聚苯乙烯层侧面相接。所述中心波长为560nm。法向入射（θ=0°）下的透射在以该波长为中心的光谱带（通常为50-100nm）中是最大的。当入射角增加时，在耦合波长中观察到变化，即，对于该构件而言观察到共振透射效果所在的波长发生改变。在0°的入射角附近观察到关于y-轴的轴向对称。因此，无论将样本沿着一个方向还是另一方向转动，所获得的视觉效果都是相同的。

针对TE模式（横电磁波，即对该横电磁波而言，电磁场E垂直于入射平面xz，所述入射平面xz是图1A中的图所在的平面）的相同的计算示出了穿过所述构件的几乎零透射。

实施了不同的模拟，在所述模拟中改变不同的构件参数以便测量其影响。特别地，可表明，对于最大的耦合，优选的是将振幅的深度（图1A中的参数h）限制为波距的10%-20%。

还针对不同类型的不同厚度的金属实施了模拟。这些模拟总体表明：耦合光谱带随着金属层厚度的降低而加宽；且共振透射幅度随着金属层厚度的增加而降低，即，耦合光谱带变窄、但是其强度降低。因此，可针对金属层计算能提供突出的视觉效果和充分宽的耦合光谱带的最佳厚度。例如，申请人已经证明，由银制成的金属层在其厚度为35nm-50nm时是特别有益的。还测试了其他金属。例如，铝也可用于制造根据本发明的等离子体激元构件。由于铝在可见光下吸收非常强，金属层必须比银层所需的厚度更薄，即厚度通常为16-25nm。然而，与银层相比，具有由铝制成的金属层的结构的模拟显示，耦合光谱带向着最短的波长移动，且由于在该金属中从等离子体激元模的较高的焦耳损失而产生了较小的共振透射幅度。

申请人还研究了波纹的正弦轮廓的变形对耦合的效率的影响。据观察，将所述轮廓从正弦变型改变至占空比不平衡的波纹轮廓可在透射信号中引起快速下降。有益地，所述占空比为40%-60%。

图2B示出了与图A所模拟的条件相比，在相同的条件下对通过构件10的透射的模拟，但是其中，样本绕着x-轴在方位上转动了90°，从而选择了TE偏振。在中心波长λ0下在法向入射下也观察到了共振透射。相比之下，从该图中可看出，耦合波长不随入射角而变化。也就是说，所述构件在该构型中对于样本绕着现在平行于光栅矢量的y-轴的转动不敏感。

图3B-3D通过针对图1中所示类型的安全构件10的3种观察构型示出了：方位角φ和入射角（或倾角）θ对观察者所感受的视觉印象的影响。图3A通过对比示出了一种其金属层没有被结构化的安全构件的观察结果。

图3A中，包括布置在两个电介质层101、103之间的未被结构化的金属层102的构件10被光源30、例如白光源照射，所述光源30的光谱在图表301中通过一列由不同的有点区域表示的颜色示意性地示出。这可例如是包括可见光中的每种颜色的光谱。如果观察者20观察透射穿过该构件的光线，他们接收不到视觉信息。具体而言，不存在与等离子体激元波的耦合，且金属层作用类似于反射体。入射光通量不能被所述构件透射。

在图3B-3D中的构型中，考虑了具有结构化的金属层102的安全构件10，所述结构化的金属层102形成了以上参照图1A和图1B所述的波纹耦合区域104。

在图3B的示例中，在0°的方位角和法向入射下实施观察。波纹104形成用于将入射波与表面等离子体激元耦合的光栅，所述表面等离子体激元通过金属/介电界面105、106支撑，所述光栅对于由等式（3）给出的波长在法向入射下最佳。在该波长下，入射电磁波的TM分量通过该结构透射得明显好，且观察者20观察到与该波长附近的窄光谱带对应的彩色的视觉信息。在由图3B中的图表302示意性地示出的光谱中，仅与光谱带对应的亮的分量303可被观察者看见。

如果观察者继续在0°的方位下、但改变入射角度来观察同一构件，他们就观察到颜色上的明显变化，如图3C所示。具体而言，如上所述，与光栅矢量垂直的y-轴上的非零的入射角（或倾角）θ引起耦合波长上的大的变化，与法向入射下的耦合波长相比加长和缩短了波长。通过将构件倾斜，观察者藉此可看见颜色随着倾斜角度变化很大。在图3C中的示例中，光谱302中的附图标记304、305示出了可由观察者看见的光谱带。

在图3D的示例中，将所观察的构件转动，所述转动不是绕着与光栅矢量垂直的y-轴，而是绕着与光栅矢量平行的z-轴。在这种情况下，可观察到波长上的小的变化，以透射光谱中的光谱带304、305示出。实际上，该构型与图2B中示出的构型（在图2B中示出的构型中，构件绕着与光栅矢量平行的轴线转动）等价。

因此可明显看出，根据方位角和倾角的变化，透射光栅的性质被完全地改变，申请人正是特别采用了该效果来制造在透射上可控的安全构件。

最后，应当指出，如此制造的构件可由观察者从任一侧观察（即：在图3B-3D的示例中，将层101或层103朝着光源30定向）到相同的效果。具体而言，包括折射指数类似或相近的介电材料的介电/金属/介电结构是对称的，且如以下将描述，可被加到任一侧上以用于构件使用的另外的层是中性的。

图4示出了根据本发明的一个实施例的光学安全构件40。图4是穿过金属层的剖面，仅示出了电介质层中的一个。图5A、5B和图6A、6B分别是示出根据不同的参数针对图4中的构件所计算的透射结果的图或曲线。

构件40包括两个耦合区域41、42，每个耦合区域41、42均包括由图4中的带点条带表示的波纹410、420的组。在该示例中，耦合区域中的每个的波纹均沿着主方向定向，所述波纹例如为每个耦合区域分别限定出指向与波纹的主方向垂直的方向的光栅矢量k_g1和k_g2，所述光栅矢量k_g1和k_g2的范数由k_gi=2π/Λ_i给出，其中Λ_i是所述区域中的每个中的波纹的波距。在该示例中，耦合区域的光栅矢量是大致正交的。因此，在图4中的正交坐标系x、y、z中，耦合区域41的波纹410沿着z-轴定向（光栅矢量沿着y-轴指向），耦合区域42中的波纹420沿着y-轴定向（光栅矢量沿着z-轴指向），x-轴是与构件的表面（该表面也是图的平面）垂直的轴。在该示例中，所述波纹410、420的组具有基本上相同的特征（尤其是它们的波距和金属的性质），从而中心波长对两个耦合区域而言基本上相等。替代性地，可改变参数中的一个（例如波纹的波距，或金属的性质和层的厚度），以便改变中心波长，并藉此改变法向入射下由观察者观察到的“颜色”。

图5A和图5B示出了：当观察者在白光下以0°的方位角观察构件40时，分别针对耦合区域41、42所计算的随着关于z-轴测得的入射角和波长变化的透射结果。对于这些计算结果，使用了以上所使用的相同的电磁波传播模拟软件包，且条件与图2A、2B中示出的模拟结果中所使用的条件相同。

在构件的耦合区域41中，入射角绕着与光栅矢量垂直的轴线变化。此时，随着入射角的变化，可在耦合波长上观察到很大的变化（图5A）。该模拟针对TM模式实施，申请人已证明，TM模式的影响与TE模式的影响相比占主要优势，从而TM模式代表了观察者在非偏振光下将看到的情况。申请人证明了，1°的角度变化使TM偏振移动7nm，而使TE模式几乎零移动。因此，在法向入射下，观察者将在透射下看到绿色，对应于以大约560nm为中心的光谱带。通过将构件绕着z-轴转动，将很快地看到区域41呈现大体的红色和稍微泛蓝，对应于与同向传播和反向传播模相关的两个耦合波长。在耦合区域42中，构件绕着z-轴的转动对应于绕着与光栅矢量平行的轴线转动。图5B示出了针对TE模式计算的透射随入射角和波长的变化，在该构型中，TE模式的影响与TM模式相比占主要优势。图5B中观察到的颜色变化小得多，且区域42将保持浅绿色。

因此，图6A、6B示出了：相对于z-轴（图4）分别成0°（曲线602）和15°（曲线601）的入射角时，以上述相同的参数计算的区域42（图6A）和区域41（图6B）中的透射分别随着波长的变化。这些曲线证实：区域42中所观察到的透射随波长的变化小，相比之下，区域41中所观察到的透射随波长的变化很大。因此，透射光谱带的中心波长在区域42中从法向入射下的615nm移动至对15°角而言的601nm，而所述中心波长在区域41中从法向入射下的615nm移动至对15°角而言的508nm。

如果同一观察者将构件绕着y-轴（图4）转动，他们将对比地看到：针对TM模式计算的耦合区域42的颜色上产生如图5A所示类型的很大的变化；针对TE模式计算的耦合区域41的颜色上产生如图5B所示的很小的变化。

因此，通过改变构件绕着轴线中的一个或另一个的入射角，观察者可看见所述区域中的一个的颜色变化得很快，而另一区域的颜色将仍相当稳定。

有益地，由所述波纹410、420的组形成的耦合光栅的正交性保持在±5°内。这是因为申请人已经证明，在两组波纹之间的角度的这种变化范围内，将持续地感知到：在其光栅矢量平行于构件的转动轴线的耦合区域中的很好的颜色稳定性；和其光栅矢量垂直于构件的转动轴线的耦合区域中在耦合波长上的同等有效的变化。如果两组波纹的正交性差别大于大约±5°的限值，效果将越来越不明显，因为颜色稳定的耦合区域与颜色快速变化的耦合区域之间的对比将更小。

有益地，例如如图7A-7D所示，可以为图4中的区域41、42提供互补的和特征化的形状。图7A是示例安全构件70的穿过金属层102的剖面图。图7B-7D以不同的构型示出了在透射下所见的构件70。

从图7A中可见，包括直线式的和平行的波纹（所述波纹形成了具有光栅矢量k_g2的耦合光栅）的组的一个耦合区域72具有心形形状。耦合区域71包括大致直线式的和平行的波纹，所述波纹沿着与耦合区域72的波纹的方向垂直的方向布置，以便形成具有光栅矢量k_g1的耦合光栅，且所述波纹的形状与耦合区域71互补。因此，在该示例中，耦合区域71具有大致矩形的形状，其波纹在与耦合区域72对应的中心区域中被中断。此外，图7A中示出的安全构件包括区域73，所述区域73形成了绕着耦合区域71的框架，且在所述区域73中金属层没有被结构化。

如果观察者在法向入射下在透射下观察安全构件70，他们将看见如图7B所示类型的图像，即：该图像在除了非结构化区域73之外的整个构件上具有一致的颜色（在所述波纹的组的参数基本上相同的情况下），与结构化区域71、72的光密度相比，所述非结构化区域73自身具有明显更高的不变的光密度。所述颜色将是与以如下波长为中心的光谱带对应的颜色：在该波长下，由波纹形成的光栅是最佳的，例如像先前的示例中那样处于大约550nm的绿色。

如果观察者将构件70绕着与光栅矢量k_g1垂直的轴线转动（图7C），他们将观察到耦合区域71的颜色上的快速变化，而心形形状的耦合区域72的颜色将保持稳定。相比之下，如果观察者将构件70绕着与光栅矢量k_g2垂直的轴线转动（图7D），他们将观察到心形形状的耦合区域72的颜色上的快速变化，而耦合区域71的颜色将保持稳定。因此，构件绕着一轴线的转动可在所述区域中的一个（在该示例中对应于特征化的形状的图案）的颜色上引起快速的变化，而绕着与所述轴线垂直的轴线的转动可在互补的区域中引起快速的变化。

观察者将能够容易地验证借助于由这种构件提供的各种安全标准来保护的有价证券的真实性。对观察者而言，在非偏振的白光下在透射下观察所述构件是足够的。通过绕着图案的轴线中的一个倾斜来改变对构件的观察角度，观察者将在一个区域的颜色中观察到快速的变化。这种变化因为在互补的区域中颜色变化很小，因此愈加有特征。此外，未结构化的、因而是不透明的参考区域（图7的示例中的区域73）的存在凸显了耦合区域的透明度。对于验证的第二标准，可绕着与第一轴线垂直的轴线来改变构件的入射角。此时，观察者将观察到与第一区域互补的区域的颜色上的快速变化。

图8和图9示出了根据本发明的安全构件的两个变型，其耦合区域具有成对地互相垂直的光栅矢量。

图8A和图8B示出了包括同心地布置的波纹800的安全构件。波纹800的形状可以是多边形的（图8A）或圆形的（图8B）。可限定出以附图标记801-808表示的多个耦合区域，其中的每个均包括大致直线式的和平行的波纹部分，所述波纹部分形成了由光栅矢量k_g1-k_g8限定的耦合光栅。

如果观察者如在法向入射下在透射下观察所述类型的安全构件80，他们将看见具有一致的颜色的圆点区810（图8C），所述一致的颜色由耦合光栅被最优化处的波长附近的光谱带限定。因此，该颜色取决于波纹800的波距和深度，并取决于金属层的厚度。如果观察者将构件倾斜、即：将入射角改变，光栅矢量与构件的转动轴线垂直的耦合区域811（相对于构件的对称中心对称的耦合区域）的颜色就将非常快速地变化，而所述圆点区的其余部分（812，图8C）的颜色将保持稳定。

由于构件相对于图1A中的x-轴的轴对称，因此，无论构件的方位定向如何，都可通过将构件绕着该构件的平面中所包括的轴线转动（倾斜）来在构件的两个对称区域中观察到颜色上的变化。此外，对于给定的方位，通过改变构件的转动轴线，将观察到构件的其他区域（所述其他区域对应于光栅矢量与转动轴线基本垂直的两个对称区域）中的颜色变化，也使得该安全构件很容易地被检验。

图9A示意性地示出了也轴对称的安全构件90，所述构件90具有放射状地布置的波纹（未在图9A中示出），从而可局部地限定出包括大致直线式的和线性的波纹的耦合区域，每个区域中的波纹均限定出在垂直于该区域中的波纹的主方向的方向上指向的光栅矢量k_gi。

如图9B所示，通过法向入射下的透射来观察样本的观察员还将看到与由波纹的波距和深度所限定的耦合波长对应的基本上一致的颜色。通过将构件倾斜，观察者将观察到对称区域中的颜色上的快速变化，所述对称区域的光栅矢量与构件的转动轴线垂直。如图8中所述的构件的情况，该效果将由于构件的轴对称而对构件的方位位置不敏感，且绕着不同的轴线转动将在构件的另一区域中引起颜色上的变化。

如上所述的安全构件可以以如下方式来制造。通过光刻技术或电子束蚀刻技术将不同的区域的光学结构（波纹）刻到光阻材料中。电镀步骤使这些光学结构能够转变成抗腐蚀材料、例如镍基材料，以便制造“底板（master）”。然后，将所述底板用于冲压步骤中，以便将微观结构转变成膜并将电介质层101（图1A）结构化，所述电介质层101通常是几微米厚的压印漆（vernis d’estampage），所述压印漆由厚度为12μm-50μm的聚合物膜、例如聚乙烯对苯二酸酯（PET）膜支撑。所述冲压可通过热压印电介质或铸造电介质来实施。由压印漆形成的层的折射指数通常是1.5。然后，对如此被冲压的层进行金属处理。所述金属处理在真空下以使该层的厚度能精确地被控制的方式例如通过以下金属中的一种来实施：银、铝、金、铬、铜等。然后，例如使用涂覆过程来施加具有受控的折射指数的密封层。对于某些用途、例如用于叠层（laminage）或热压印标（marquage à chaud）的产品，该层可以是粘合层。形成了层103（图1A）的密封层的折射指数与被压印的层的折射指数基本上相同，大约为1.5，且所述密封层的厚度大于几微米。根据产品的预期的最终用途，可向密封层施加粘合剂。

作为一个变型，可在金属处理步骤中施加多种不同的金属，例如以便产生不同的视觉效果。为此，例如可以以给定的图案将可溶性墨施加至被压印的层。在用第一金属进行金属处理的过程中，第一金属被均匀地施加在该层上，但是一旦墨被移除，第一金属就仅保留在没有墨的区域中。然后，实施选择性的第二金属处理，其也包括用可溶性墨印刷的选择性的在先步骤，使得将被施加第二金属的区域能够被选择。在第二金属的施加过程中，可使金属层局部地叠加，从而形成光密度较高的区域，或相反地形成非金属处理区域，该区域一旦被密封层覆盖就将在构件中形成透明区域。

作为一个变型，不同的金属区域可对应于不同的耦合区域。换言之，第一金属被施加于一个或多个第一耦合区域，而第二金属被施加于一个或多个第二耦合区域，使得能够在不同的耦合区域中获得相异的颜色效果。替代性的，可将不同的金属沉积到不对应于耦合区域的区域中。

有益地，可使用最不透明的区域（其需要至少两次金属处理）或相反地最透明的区域（其可来自之前的第一局部金属处理）来形成用于隔开由不同金属形成的区域的图形元件。这些元件被本领域技术人员用来加强设计的效果，以便使负责检验的人员更容易地辨认所述元件。

图10示意性地示出了由此获得的构件的（局部）剖面图。该图中仅示出了获得等离子体激元效应所需的功能层。光学支撑部或粘合膜未被示出。两个金属层108、109位于电介质层101与电介质层103之间。区域107代表了层103被压印的且金属层被结构化的区域，即其中存在波纹（未示出）的区域。作为一个变型，所述不同的金属可对应于不同的耦合区域。由于所使用的金属的不同性质，当材料所反射的颜色被观察时和等离子体激元波在透射下被观察时，这种构件的不同的区域可呈现不同的颜色效果。具体而言，光栅的“等离子体激元”颜色由光栅和金属层的性质所导致。此外，由于这种产品的制造更复杂，因此它潜在地具有较高的抗伪造能力。

从上述的示例制造方法明显可以看出，将根据本发明的光学安全构件包括在安全文件中与同一文件中存在通常用于制造全息构件的基于光栅的结构是完全兼容的。

特别地，可制造包括一个或多个上述类型的等离子体激元构件以及一个或多个其他类型的光学安全构件（例如全息图）的光学安全元件。

为此，可通过将与不同的光学安全构件对应的不同的图案刻入光阻材料、然后将所述图案电镀来制造底板。然后，可使用底板来实施冲压步骤，从而将不同的微观结构转变成期望被压印的聚合物膜。金属处理（所述金属处理的厚度必须被控制以用于等离子体激元效应构件）可在整个膜上实施，因为它不会不利地影响在反射中起作用的其他DOVID构件。

图11A-11C示出了安全文件1、例如钞票类型的有价证券，所述安全文件1因此配备了包括等离子体激元光学安全构件70和其他光学安全构件111（例如全息构件）的安全元件110。图11A示出了该构件的顶视图，图11B示出了底视图，图11C示出了剖面图。

安全元件110采取了宽度通常为15mm的条带的形式，所述条带固定至文件1的支撑部112。安全元件110通过已知的方式固定至支撑部112。例如，在文件包括透明的实心区域的情况下，安全元件可通过以热转移激活预先施加的透明粘合层来固定至密封层101。在这种情况下，脱离层（例如蜡层）可施加于压印漆103与支撑PET膜（未在图1A或图10中示出）之间。通过将热的安全元件压在文件上来将安全文件转移至文件，等离子体激元构件朝着透明区域定位。在转移过程中，粘合膜结合至文件的支撑部112，且脱离层和支撑膜被移除。透明窗口113与等离子体激元构件70平齐地设在支撑部112中。从上方观看时，所有光学安全构件在安全文件1上都将是可见的，且可使用现有技术的各种已知方法来将它们全部验证。从下方观看时，仅所述一个或多个等离子体激元构件是可见的；可如上所述地在透射下验证它们。

图12A和图12B示出了安全文件1的一个实施例的两个变型的剖面图，所述安全文件1配备了包括光学安全构件120的安全文件。在这两个示例中，光学安全构件或承载所述光学安全构件的光学安全元件被封装到安全文件的支撑部122中。在图12A的示例中，安全文件1例如通过将多个层125、126、127叠层来获得，光学安全构件集成在中间层126中，而透明区域123、124设在外部层123、124中，以便保证光学安全构件120可被看见。作为一个变型，层125、126、127可结合起来以便形成其中封装了光学安全构件的一致的支撑部122。在图12B的示例中，光学安全构件固定至形成了支撑部的第一层122，该组合被由透明材料制成的层124覆盖。透明窗口123设在支撑层122中，以便能够在透射下观察光学安全构件120。该透明窗口可以是空隙或局部透明的材料。由此制造的文件1例如是安全文件，比如身份证或配备有防伪线的钞票。

由此获得的安全文件可由无经验的用户很容易地检验，且所获得的验证高度可靠。如已经示出，根据本发明的等离子体激元光学安全构件将可采用安全膜的形式，所述安全膜的特征可在可见光下用眼睛检验。因此，安全文件的视觉验证是可行的，包括在自然光下。这种基于随构件的转动轴线在透射上有所不同的视觉效果的验证特别容易实施。

实际上，观察者将可通过在白光源前在透射下观察等离子体激元构件来检验安全文件。替代性地，可通过将安全构件放置在发光支撑件上来检验安全构件。

虽然通过多个实施例进行了描述，但是根据本发明的光学安全构件和用于制造所述构件的方法还包括对本领域技术人员而言显而易见的各种变型、修改和改进，应当理解，这些各种变型、修改和改进形成了如权利要求所限定的本发明的范围的部分。

具有透射效果的光学安全构件、这种构件的制造和设有种构件的安全文件专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。