CN109906398B - 调制逆向反射压电多层膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种调制逆向反射多层膜，其包括逆向反射元件、压电层、光伏层和能量存储装置。膜的堆叠和透明分层配置允许逆向反射元件和光伏层由窄波束同时照射。低功率压电层和光伏层的能量获取允许逆向反射器在能量上自足并且适合于远程部署。组件层的柔性特性允许逆向反射器粘附到非平面或不规则表面以用于贴标签和标记。

Description

调制逆向反射压电多层膜
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月26日提交的美国临时申请No.62/380,263的权益，其全部公开内容出于所有目的通过整体引用以并入本文。
技术领域
本发明一般涉及调制逆向反射器(retroreflector)，尤其涉及调制以薄多层膜形式的逆向反射器，所述薄多层膜包括压电层、光伏层、能量储存装置和逆向反射元件。
背景技术
传统的逆向反射器几乎是众所周知的。一般地，逆向反射器具有如下特性：从例如光学或射频(RF)波束的源接收入射波束，并通过一次或多次反射将逆向反射的波束引导回源。调制逆向反射器提供的优点是，逆向反射的波束包含信息并将信息带回到源而无需在逆向反射部位处的传送器。逆向反射器可以被布置成阵列以提供更大的目标、多个通道或其他优点。
这些调制逆向反射器已在许多领域中找到了各种各样的应用，包括通信系统、监测系统和飞行中加油系统。不同类型的逆向反射器结构的示例包括角锥反射器、喇叭反射器、猫眼逆向反射器、单镜逆向反射器、抛物面碟形反射器、卡塞格伦反射器和抛物柱面反射器。
一些典型的逆向反射器被采用于光学通信应用中。逆向反射器对于低功率通信是有用的，因为它们能够调制高功率入射光信号并将包含信息的调制信号直接返回到原始源。一种调制技术为波束提供多个幅度编码。该噢镍铬丝技术在二进制编码通信系统中可能是有用的。在这些情况下，允许入射波束反射回源与否，取决于逆向反射器装置的调制。通常通过改变逆向反射器中的反射路径来实现逆向反射装置的调制。例如，逆向反射器中的反射表面(物理地或机械地)倾斜以破坏逆向反射，使得没有波束返回到发射源。
许多其他调制技术是已知的。一种类型的调制器使用反射表面的机械位移来重新引导反射波束，并使用微机电系统(MEMS)来导致反射表面的倾斜以重新引导反射波束，从而消除或破坏逆向反射。MEMS技术可用于低能量、小位移的机械活动。使用MEMS技术，微机械反射表面可以基于调制信号倾斜，以调制入射波束的反射，以提供返回的波束的幅度调制或二进制编码。该类型的逆向反射器布置的一个缺点是使用相对大的角位移来导致逆向反射器反射或不反射入射波束。相对大的角位移表示相对于装置几何形状、由装置消耗的能量、操作频率和其他性能标准的挑战。例如，调制带宽可能受到倾斜反射表面的响应时间的限制，该限制通过调制装置的固有响应时间延迟而加剧，该固有响应时间延迟例如可以采用电压回转符(voltage slew notes)观察到。这些MEMS装置一般被制造在例如硅的刚性衬底上，并且通常需要防止环境暴露。
可以调制的其他类型的逆向反射装置包括法布里-珀罗装置，其取决于与入射光束成一定角度布置的平行板的配置来操作以传送或反射光。然而，这种装置需要两个或更多个反射表面以及连同逆向反射器。这种配置可能有些复杂并且由于装置响应时间而具有有限的带宽。
另一种类型的调制的逆向反射器使用横跨普通逆向反射器的孔径的光学闸板，以允许或防止入射波束或逆向反射光的传输。该类型的调制的逆向反射器可能有些昂贵，并且由于在闸板处于非可传输状态时吸收能量而表示其他设计挑战。与上述其他调制的逆向反射器一样，由于装置组件响应时间，光学闸板装置也可以具有有限的带宽。
在美国专利No.7,929,195中发现了调制的逆向反射器的一个示例，其描述了可变形反射表面，该可变形反射表面可与逆向反射器使用以提供调制的逆向反射器。调制的逆向反射器可以用在通信系统中，例如光学激光通信系统，其中入射波束被反射回源，由调制的逆向反射器来调制。可变形的反射表面取决于表面的变形状态来均匀地反射或分散入射光。例如，可变形反射表面的不同状态允许基于可包含语音或传感器数据的输入调制信号来对反射的波束调制。传感器可用于感测入射波束并激活逆向反射器。可变形反射表面可以被布置成在衍射反射表面和均匀反射表面之间切换。
在其他应用中，逆向反射器(和包含逆向反射器的膜)可被采用于光学标记中。标记技术提供了隐蔽但明确地标识目标或位置的工具，以便可以采用专门的传感器从远处识别到。标签的使用极大地缓解或清除了目标检测、识别和区分问题。例如，在例如精确打击应用等军事应用中，在打击之前向车辆或位置施加标记，并且传感器(可能有机结合于打击武器)使用标记来简化寻找和识别目标的过程。即使在目标位置具有初始不确定性，这也允许自动终端的接合。然而，许多标记装置取决于可以被截获或阻塞的全向RF信号。鉴于这个问题，还提出了依赖于基于激光的自由空间光学(FSO)通信的其他标记装置。示例性装置包括铁电液晶调制器、基于微机电(MEM)的角锥棱镜逆向反射器、多量子阱逆向反射器和薄膜衍射调制逆向反射器。
调制逆向反射器的示例可以在美国专利No.7,190,907中找到，该专利描述了一种具有光电检测器、控制器、压电变换器、电池和逆向反射带的光学标记。光电检测器响应于在预定波长的光学能量，并且控制器连接到光电检测器的输出。当光电检测器响应光学能量时，连接到控制器的压电变换器也连接到电池。逆向反射带直接安装在压电变换器上。当建立在压电变换器和电池之间的连接时，生成脉冲并将其施加到逆向反射带上。因此，入射在逆向反射带上的光学能量由脉冲调制并由逆向反射带逆向反射。
另外的示例性调制逆向反射器技术也公开在美国专利No.6,137,623；5355241；5196713和4,193,693。本文讨论的所有引用均通过引用并入本文。
即使鉴于已知技术，也需要调制逆向反射器，其具有紧凑、坚固和简单配置，获取和储存它们自己的功率的能力，以及薄而柔性的结构来允许它们被施加到各种各样的表面。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及调制逆向反射多层膜。多层膜包括压电层。优选地，压电层包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。多层膜进一步包括多个逆向反射元件。优选地，逆向反射元件设置在压电层的表面上。多层膜进一步包括第一和第二电极层，每个电极层与压电层的相对表面电连接。优选地，第一和第二电极层的至少部分是透明的。多层膜进一步包括电压源和可彼此通信地耦接的处理器。电压源和处理器优选均独立地位于多层膜的层内。多层膜进一步包括能量储存装置，该能量储存装置位于多层膜的层内并且被配置为储存能量，该能量可用于跨压电层而施加电压或向处理器供功率。优选地，能量储存装置包括一个或多个电池或电容器。多层膜进一步包括与处理器可通信地耦接的光伏层，以向处理器传送电信号。优选地，光伏层与能量储存装置电连接，并且被配置为获取要采用能量储存装置来储存的能量。
在另一个实施例中，本发明涉及标签。该标签包括多层膜，其中多层膜包括位于多层膜的末端的外粘合剂层。
在另一个实施例中，本发明涉及带标签的物品。带标签的物品包括含有暴露的表面的物品。带标签的物品进一步包括标签，其中标签粘附到物品的暴露的表面。
在另一个实施例中，本发明涉及一种微型航天器。微型航天器包括多层膜。微型航天器进一步包括位于多层膜中的一层或多层内的两个或更多个聚合物管。优选地，两个或更多个聚合物管包括PVDF或聚(4,4'-氧二亚苯基-均苯四甲酰亚胺)。微型航天器进一步包括位于多层膜中的一层或多层内的一个或多个形状记忆合金线，其中一个或多个形状记忆合金线中的每个连接到两个或更多个聚合物管。优选地，一个或多个形状记忆合金线包括镍钛。
在另一个实施例中，本发明涉及调节逆向反射光的方法。该方法包括提供多层膜。该方法进一步包括采用入射光束照射膜。该方法进一步包括将入射光束逆向反射成反射的光束，而逆向反射元件在第一配置中。该方法进一步包括用光伏层检测入射光束。该方法进一步包括将信号从光伏层传送到处理器。该方法进一步包括跨压电层而施加电压，从而导致压电层的长度改变，进而导致多个逆向反射元件的至少部分被设置在第二配置中。该方法进一步包括将入射光束逆向反射成调制的光束，而逆向反射元件在第二配置中。
在另一个实施例中，本发明涉及将标签施加到物品的方法。该方法包括提供包括暴露的表面的物品。该方法进一步包括提供标签。该方法进一步包括将标签粘附到物品的暴露的表面，从而将标签施加到物品。
附图说明
下面参考附图详细描述本发明，其中相同的数字表示类似的部分。
图1示出提供的调制逆向反射压电多层膜的各种应用。
图2呈现按照实施例的调制逆向反射多层膜的分解图。
图3呈现按照实施例的调制逆向反射多层膜的选择的层的顶视图和侧视图，其中逆向反射元件设置在压电层的表面上。
图4呈现按照实施例的调制逆向反射多层膜的选择的层的顶视图和侧视图，其中逆向反射元件设置在与压电层分开的逆向反射层的表面上。
图5呈现按照实施例的调制逆向反射多层膜的选择的层的侧视图，其示出跨压电层施加电压的调制效果。
图6示出按照实施例的调制逆向反射多层膜，其形式为粘附到牌照的粘合剂标签。
图7A示出提供的调制逆向反射压电多层膜作为用于区分不同类型瓶子的标签的应用。
图7B示出提供的调制逆向反射压电多层膜作为用于区分不同类型的穿制服的军人或执法人员的标签的应用。
图7C示出提供的调制逆向反射压电多层膜作为用于区分不同类型的空中无人机的标签的应用。
图8示出按照实施例的调制逆向反射多层膜，其形式为封闭在壳体中的装置。
图9A呈现按照实施例的微型航天器的等距视图，其中逆向反射多层膜包括支撑管和形状记忆线。
图9B呈现图9A的微型航天器的侧视图。
图10A呈现按照实施例的具有用于信号调制的子区域和天线的微型航天器的顶视图。
图10B呈现图10A的微型航天器的等距视图。
图11A示出根据实施例的用于定位、跟踪微型航天器以及提供用于微型航天器的推进的地面或基站的配置。
图11B呈现图11A的地面站和微型航天器的环境视图。
图12示出图11A的地面站的定位和通信操作。
图13示出图11A的地面站的推进操作。
图14A示出按照实施例的用于储存和发射多个微型航天器的主机部署飞行器的闭合的配置。
图14B示出图14B的主机部署飞行器的打开的配置。
图14C示出来自图14A的主机部署飞行器的折叠的微型航天器的发射。
图14D示出图14C的发射的微型航天器的展开的配置。
具体实施方式
本发明一般涉及可作为调制逆向反射器操作的多层膜。这些调制逆向反射器多层膜提供了高性能特性、低能量需求、膜柔性和简化配置的有利组合。例如，有益的是，调制逆向反射器成为柔性的和自供电的以使它们可以部署在不规则的表面上或偏远的位置中，具有高的物理损坏公差或窄的照射波束几何形状，并且批量生产简单且廉价。然而，如下所述，采用调制逆向反射器的现有设计来实现这些特性是困难的。
大多数传统的调制逆向反射器装置彼此相邻地配置它们的组件，而不是以堆叠的方式配置。也就是说，这些传统的逆向反射器的逆向反射元件、致动器或调制器、电极和其它电子器件以及光电传感器基本上彼此不共同延伸。部分地由于该相邻的配置，窄波束可能难以同时照射例如光电传感器和逆向反射器的逆向反射元件。因为，在通信操作期间，光电传感器用于接收信号，而逆向反射元件用于传送信号，因此窄波束一次仅对这些元件中的一个元件进行独占照射，所以造成无效的通信。
作为示例，调制逆向反射器可以用在标记总成(assembly)中以由询问(interrogation)激光器照射。通常，询问激光器和/或目标调制的逆向反射器标记总成处于运动中。例如，如果标记用于采用手持扫描仪发射的激光光束跟踪和查询多个容器，则操作者手的自然颤动可导致波束与单个标签的不同元素暂时对准。该暂时性可以建立关键的游荡时间，在此期间接收器和调制逆向反射器元件必须同时被照射以执行安全且无错误的通信。在标签位于移动的空中、海上或空间载体平台上的应用中可以放大这些问题。此外，在一些应用中，任务关键照射时间可以持续仅几分之一秒。在这些情况下，由于缺乏对调制逆向反射器的不同元件的完全覆盖而产生的任何时间或空间盲点可能严重损害有效通信。
常规的调制逆向反射器装置、膜和组成也遭受无法获取能量，例如储存在能量储存装置中并且用于为逆向反射器的致动器/调制器和处理器供电的能量。例如，许多传统的逆向反射器装置被设计用于临时标记车辆、人员、结构或位置，并且不专注于长期贴标签的应用。因此，这些传统装置通常由具有在数十或数百小时中测量的有用充电寿命的电池供电。因此，传统装置不需要也不会解决能量的获取和储存。
一些传统的调制逆向反射器装置采用一个闸板(shutter)，该闸板被定位成允许或阻挡照射逆向反射元件并逆向反射回其源的光。例如，液晶玻璃闸板可以放置在传统的逆向反射膜或装置的前面。然而，这些闸板通常是刚性结构，其不能容易地适应非平面表面。此外，闸板的打开和关闭是一个相对能量密集的过程，通常需要50-100V量级的电位。
一些传统的逆向反射器装置不利用在其中逆向反射元件与致动器或调制器相接触或共同延伸的配置。例如，一些传统装置利用调制控制系统，其中致动器与可变形层而不是逆向反射层或元件接触。采用这种装置，致动器使可使变形层变形以间接地引起逆向反射光的调制。这样的配置可能产生生产复杂性问题和高制造成本，并且还可能遭受可能变换为低通信吞吐量和效率的慢切换速度。
发明人现已发现，对包括压电材料和光伏系统(优选包括能量储存装置)的特定柔性膜的具体薄层的使用产生了一种调制逆向反射器，其提供高性能特性、膜灵活性和简化的配置，同时保持低能量需求以及获取能量的能力。多层膜设计允许对逆向反射元件和光电传感器(例如光伏层)同时照射，即使使用仅被引导向逆向反射元件的窄波束也是如此。此外，通过创建薄的和柔性材料的多层膜，调制逆向反射器可以很容易地应用于非平面或不规则表面，例如圆柱形表面、球形表面、角形表面或包括螺钉或钉头、凸起或凹陷的表面。因为压电层需要非常低的能量来调制逆向反射元件，并且光伏层可以用作能量供应器(可以从其中获取能量)，多层膜逆向反射器可以长时间地独立工作，并且可以部署在包括水下或空间的远程位置。所提供的多层膜的另一个优点是元件具有高度的离轴顺应性，这意味着它们可以被折叠、包裹或起皱并且仍然有效地执行它们的反射和调制任务。
在一些实施例中，在压电材料和逆向反射元件中对例如透明聚合物的特定材料的使用有利地允许光穿过这些上部组件到位于它们下面的光伏层。光伏层既可以例如从激光器的询问来感测照射光束，也可以从例如环境阳光或其他环境光的具有适当波长的光中获取能量。此外，因为光伏层、压电层和逆向反射元件以多层膜内的堆叠配置存在，光伏层能够(并且不免于)与撞击在多层膜的外部上表面上的任何辐射通信或转换能量。有益地，该获取或转换的能量可以直接使用或者可以储存在多层膜内的一个或多个能量储存装置中，以延长逆向反射器的使用寿命，或者按需要向逆向反射器电子组件提供功率。
所提供的调制逆向反射器的分层配置的另一个优点是逆向反射器的组件可以以没有内腔的密封配置而存在。这可以使多层膜逆向反射器特别适用于用在从深海淹没到空间真空的极端环境中，而不需要外壳或保护光学窗口。多层膜的分层和任选无壳的配置还允许它们用作轻质标签或标记，其可以采用压敏粘合剂容易地安装。这种标签可以通过多层标签或粘合剂生产中常用的并且是本领域技术人员公知的大规模层压、轧制和/或切割步骤来生产。
图1示出提供的调制逆向反射压电多层膜在地面运输监测和控制领域中的各种应用。图1所示出的是若干道路和交通路面，每个道路和交通路面都可以标以包含提供的多层膜的粘合剂标签或封闭的标记。例如，调制逆向反射标签可以固定到静止表面，例如交通标志101和102、道路建设标识103或车道指定标识104。调制逆向反射标签可以固定到移动表面上，包括自行车105、例如汽车106和乘用卡车107的乘用机动车辆，以及例如商用卡车108的商用机动车辆。可以采用例如从静止的路边激光发射器109、手持激光发射器110或安装在例如汽车111的地面车辆或例如无人机112的空中运载机上的激光发射器发射的激光来照射、扫描或询问标签。
本文描述了调制逆向反射多层膜、用于调制逆向反射光的方法，以及用于膜和方法的许多应用。一些实施例涉及包括(多个)逆向反射元件的调制逆向反射多层膜；具有相对的顶表面和底表面的压电层；与压电层的顶面电连接的第一电极层；与压电层的底面电连接的第二电极层；位于多层膜层内的电压源；位于多层膜层内的处理器；位于多层膜层内的能量存储装置；以及可通信地与能量储存装置电连接并与处理器耦接的光伏层。电压源与第一和第二电极层电连接，并且处理器耦接到电压源，该电压源提供跨压电层施加电压的能力。能量储存装置被配置为储存用于跨压电层进行电压施加的能量。光伏层与处理器可通信地耦接，以向处理器传送电信号。
图2示出按照一个实施例的多层膜200的分解图。分解图的顶层是逆向反射层201。除了包括多个逆向反射元件之外，逆向反射层还可以包括以例如印刷记号或压纹标识形式的视觉参考，例如文本或图像。在逆向反射层下面是压电层202。压电层可以用作逆向反射层的逆向反射元件的调制器或致动器。压电层的上表面和下表面与一对电极203电连接，每对电极203可以在单独的电极层中，例如第一和第二电极层。电极可用于跨压电层而施加电压，使压电层的长度改变，并且使逆向反射层的逆向反射元件的配置进行调制，如下面更详细地讨论的。在压电层下面是光伏层204。光伏层既可以作用于感测或检测询问或通信照射，也可以作用于从环境辐射中获取能量并将其转换成电能。由光伏层生成的电可以被引导到电极或电子器件层205的一个或多个组件。电子器件层可包括用在多层膜的电子操作中的若干组件。这些组件可以包括，例如，用于采用电极跨压电层而施加电压的驱动器或其他电压源；用于与电压源、电极或光伏层中的一个或多个通信的处理器；以及/或者一个或多个能量储存装置，用于储存从光伏层递送的能量以及/或者将能量递送到处理器、电压源或电极中的一个或多个。图2的多层膜的底层是粘合剂层206。对这种粘合剂层的包括在这样的实施例中特别有用，即其中多层膜旨在作为调制逆向反射标签安装在暴露的表面上。
如图2所示的层的配置仅表示提供的多层膜的一个实施例，并且其他配置也是可能的。另外，可以将其他层、组件和元件添加到多层膜而不影响其有益的性能特征。一般地，用于配置多层膜的不同层和组件的唯一要求是照射光可以到达或穿透到逆向反射元件和光伏层，并且压电层可以适当地调制逆向反射元件的定位。
逆向反射元件的定位可以广泛地变化。在一些情况下，逆向反射元件设置在压电层上，例如，设置在压电层的顶表面和/或底表面上。优选地，逆向反射元件设置在压电层的底表面上。在一些情况下，逆向反射元件可以形成在压电层中或压电层上。例如，逆向反射元件可以压印在压电层上。在其它情况下，逆向反射元件可以是逆向反射层的部分，其中逆向反射元件设置在逆向反射层的表面上。逆向反射层可包括基层，其具有至少一些逆向反射元件设置在其上或其中。在一些实施例中，逆向反射层是逆向反射带产品。逆向反射层可以被配置在压电层上。在另一个实施例中，逆向反射元件被涂覆在压电层上和/或可选地涂覆在一个或多个其他层上。也考虑了这些配置的组合。下面更详细地讨论逆向反射元件的布置。
在一些实施例中，逆向反射层和光伏层至少基本上彼此共同延伸。在一些实施例中，逆向反射层和电子器件层基本上与另一个共同延伸，其中该电子器件层包括一个或多个电压源，其用于采用电极跨压电层而施加电压；处理器，其用于与电压源、电极或光伏层中的一个或多个通信；以及/或者一个或多个能量储存装置，其用于储存从光伏层递送的能量以及/或者将能量递送到处理器、电压源或电极中的一个或多个。在一些实施例中，逆向反射层、压电层、第一电极层、第二电极层和光伏层至少基本上彼此共同延伸。在一些实施例中，多层膜中的所有层基本上彼此共同延伸。在一些实施例中，多层膜中的一些层基本上彼此共同延伸，而一些不是这样。各层的共同延伸配置甚至使用仅被引导向逆向反射元件的窄波束，有益地提供了组件的同时照射，这些组件例如逆向反射元件和光电传感器，例如光伏层。没有这样的配置，则需要更宽的波束或多个波束来照射所有组件，这造成缓慢且无效的通信。
如本文所用，术语“基本上共同延伸”是指两层或更多层之间的层的相邻或平行面的表面积在彼此的80％之内的关系。例如，如果层的相邻或平行面的表面积在彼此的80％之内、82％之内、84％之内、86％之内、88％之内、90％之内、92％之内、94％之内、96％之内，或98％之内，则两层或更多层基本上是共同延伸的。术语“基本上共同延伸”还可以指两个或更多层之间的关系，使得层的长度在彼此的80％之内。例如，如果层的长度在彼此的80％之内、82％之内、84％之内、86％之内、88％之内、90％之内、92％之内、94％之内、96％之内，或98％之内，则两层或更多层基本上是共同延伸的。术语“基本上共同延伸”还可以指两层或更多层之间的关系，使得层的宽度在彼此的80％之内。例如，如果层的宽度在彼此的80％之内、82％之内、84％之内、86％之内、88％之内、90％之内、92％之内、94％之内、96％之内，或98％之内，则两层或更多层基本上是共同延伸的。
图3呈现调制逆向反射多层膜的顶视图和侧视图，其中逆向反射元件设置在压电层的表面上。通过在相同的整体层内组合逆向反射元件和压电材料，可以简化多层膜的配置，可以减小膜的厚度，并且增加对压电材料电刺激以影响逆向反射元件定位的能力。如图3所示，逆向反射元件的图案可以高密度压印在例如用作压电层的PVDF衬底的表面上。压电层的上表面和下表面与第一和第二电极层直接相邻。至少部分的电极层和压电层是透明的，允许光穿透到多层膜中的一个或多个下层(未示出)，包括光伏层。
图4呈现调制逆向反射多层膜的顶视图和侧视图，其中逆向反射元件设置在与压电层分开的光学衬底(例如，逆向反射层)的逆向反射表面上。如图4所示，压电层的上表面和下表面与第一和第二电极层直接相邻。在图4的多层膜中还示出两个粘合剂层。这些粘合剂层中的第一层将上电极层接合到上面的逆向反射层。这些粘合剂层中的第二层可以将下电极层接合到包括光伏层的多层膜的下层(未示出)。逆向反射层、电极层、压电层和粘合剂层中的至少部分是透明的，允许光穿透到这些下层中的一个或多个。图4的该多层膜配置特别用于需要更高耐久性的应用。例如，如果调制逆向反射装置旨在潜在地暴露于盐水、气载磨料或季节性天气，则逆向反射器层可包括更厚、更硬或更致密的材料，例如高密度丙烯酸，以更好地在这些环境生存。
图5示出跨调制逆向反射多层膜的压电层而施加电压的调制效果。图5的多层膜包括压电层，该压电层包括膜的逆向反射元件，并且与第一和第二电极层接触。电极层与电压源电连接。如图5所示，当使用电极而跨压电层施加通常约9V的低电压时发生调制。电压的施加导致压电层中的横向长度变化，这转变了逆向反射元件的配置，并调制光的入射波束。调制沿压电材料的极化轴发生，其中电压改变层的物理长度。例如，这可能造成撞击在逆向反射元件上的激光波前的破坏。为了实现更高的调制，可以对压电材料取向以利用调制轴，或者可以对逆向反射元件取向以形成径向图案。压电层的电刺激的结果是真正的模拟可变调制，其响应时间也适合于数字调制。
尽管图3-5中所示的逆向反射元件设置在它们各自层的下表面(即，背向入射辐射的表面)上，应当理解，在一些实施例中，逆向反射元件可以可替代地设置在上表面(即，面向入射辐射的表面)上，或者在上下两个表面上。
在一些实施例中，逆向反射层、压电层、第一电极层和/或第二电极层(中的至少一部分)是透明的。如本文所用，术语“透明”是指允许目标波长的辐射穿过的材料或层。目标波长通常是由逆向反射元件来逆向反射的波长，或者由光伏层检测或获取的波长。目标波长可以是可见光谱的组分，或者可以是不可见的波长。目标波长可以与例如红外辐射、微波辐射、无线电波辐射、紫外辐射或X射线辐射相关联。在一些实施例中，逆向反射层、压电层、第一电极层、第二电极层中透明的部分为至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％。通过利用这些材料，有利地允许光穿过这些组件到可以位于它们下面的光伏层，从而允许光伏层既感测照射光束，例如从激光器询问，又从例如环境阳光或其他环境光的具有适当的波长的光中获取能量。
由于对特定柔性膜的具体薄层的使用，逆向反射多层膜有益地具有高度的柔性。特别地，可以选择压电层的压电材料，以便给予多层膜足够的柔性，允许其与粘附于其上的非平面或粗糙表面相符合。膜的柔性可以例如根据标准方案ASTM 2240使用标度A(2017)依据硬度计硬度来测量。在一些实施例中，多层膜具有如下范围的硬度计硬度：从10到100，例如从10到60、从20到70、从30到80、从40到90，或从50到100。依据上限，多层膜的硬度计硬度可以小于100，例如，小于90、小于80、小于70、小于60、小于50、小于40、小于30，或者小于20。依据下限，多层膜的硬度计硬度可以大于10，例如，大于20、大于30、大于40、大于50、大于60、大于70、大于80，或者大于90。根据标准方案ASTM D790(2017)，可以依据挠曲强度可替代地测量膜的柔性。在一些实施例中，多层膜具有如下范围的挠曲强度：从500psi到20,000psi，例如从500psi到12,000psi、从2500psi到14,000psi、从4500psi到16,000psi、从6500psi到18,000psi，或从8500psi到20,000psi。依据上限，多层膜的挠曲强度可小于20,000psi、小于18,000psi、小于16,000psi、小于14,000psi、小于12,000psi、小于10,000psi、小于8000psi、小于6000psi、小于4000psi，或小于2000psi。依据下限，多层膜的挠曲强度可以大于500psi、大于2500psi、大于4500psi、大于6500psi、大于8500psi、大于10,500psi、大于12,500psi、大于14,500psi、大于16,500psi，或大于18,500psi。
逆向反射多层膜的厚度可以变化。在一些实施例中，逆向反射多层膜是薄膜。对具体薄层的使用提供了柔性、完整性和性能的有利组合。多层膜的组件(和总厚度)可以基于若干因素来选择，例如特定应用所需的期望柔性和完整性，或者要被逆向反射的特定波长的辐射。已经发现，期望波长越短，则结构可以越小，并且多层膜可以越薄。用于特定应用的照射频率可部分地由装置操作的介质(例如，空气、水或真空)的性质以及该介质的吸收特性来确定。在一些实施例中，多层膜具有从1微米到100微米的范围的厚度。多层膜厚度可以具有例如如下范围：从1微米到60微米、从10微米到70微米、从20微米到80微米、从30微米到90微米，或从40微米到100微米。依据上限，多层膜厚度可小于100微米，例如小于90微米、小于80微米、小于70微米、小于60微米、小于50微米、小于40微米、小于30微米、小于20微米，或小于10微米。依据下限，多层膜厚度可以大于1微米，例如，大于10微米、大于20微米、大于30微米、大于40微米、大于50微米、大于60微米、大于70微米、大于80微米，或大于90微米。
在一些实施例中，多个逆向反射元件包括微棱镜逆向反射器。微棱镜可以是例如立方角反射器。在一些实施例中，多个逆向反射元件包括全息逆向反射器。在一些实施例中，多个逆向反射元件包含玻璃珠。在一些实施例中，多个逆向反射元件包括封装的透镜。逆向反射元件还可包括但不限于喇叭反射器、猫眼逆向反射器、单镜逆向反射器、抛物面碟形反射器、卡塞格伦反射器和抛物柱面反射器。
提供的调制逆向反射多层膜的一个优点是多个逆向反射元件可以以高密度和冗余的布置来排列。该配置可以允许多层膜高度不受损坏。例如，如果膜的一个或多个部分被损坏，则其他未损坏部分中的逆向反射器元件的数量和密度可以允许调制逆向反射器以继续操作。多个逆向反射元件可以以如下范围的密度设置在调制逆向反射多层膜的逆向反射表面上：例如，从每平方毫米10个到每平方毫米1000个，例如，从每平方毫米10个到每平方毫米600个、从每平方毫米100个到每平方毫米700个、从每平方毫米200个到每平方毫米800个、从每平方毫米300个到每平方毫米900个，或从每平方毫米400个到每平方毫米1000个。依据上限，逆向反射元件可以如下密度设置在膜的逆向反射表面上：小于每平方毫米1000个，例如，小于每平方毫米900个、小于每平方毫米800个、小于每平方毫米700个、小于每平方毫米600个、小于每平方毫米500个、小于每平方毫米400个、小于每平方毫米300个、小于每平方毫米200个，或小于每平方毫米100个。依据下限，逆向反射元件可以以如下密度设置在膜的逆向反射表面上：大于每平方毫米10个，例如，大于每平方毫米100个、大于每平方毫米200个、大于每平方毫米300个、大于每平方毫米400个、大于每平方毫米500个、大于每平方毫米600个、大于每平方毫米700个、大于每平方毫米800个，或大于每平方毫米900个。
逆向反射多层膜的多个逆向反射元件可以在逆向反射表面上通过规则或不规则的间隔彼此分开。例如，微棱镜逆向反射元件可以通过多组平行的V形槽彼此分开。相邻的逆向反射元件之间的间隔可以向逆向反射表面提供透明性，允许撞击光穿透到多层膜中的一个或多个下层。在一些实施例中，透明间隔占逆向反射表面面积的如下范围的百分比：从20％到80％，例如，从20％到56％、从26％到62％、从32％到68％、从38％到74％，或从44％到80％。依据上限，透明间隔可以占逆向反射表面面积的小于80％、小于74％、小于68％、小于62％、小于56％、小于50％、小于44％、小于38％、小于32％，或小于26％。依据下限，透明间隔可以占逆向反射表面面积的大于20％、大于26％、大于32％、大于38％、大于44％、大于50％、大于56％、大于62％、大于68％，或大于74％。逆向反射物品内的逆向反射元件的示例性配置可以在美国专利No.9,651,721和9,098,150中找到，这两篇专利通过引用并入本文。
压电层包括一种或多种材料，其在例如电压的施加的刺激下表现出压电性或形状改变特性。一般地，压电层被配置，使得压电性导致膜的纵长尺寸的衬垫(liner)变化，重新定位逆向反射元件和调制逆向反射波束。在多层膜中对作为致动器或调制器的压电材料的使用允许调制逆向反射器以便以低功率要求来操作。当压电材料在多层配置中使用时，可以选择所述压电材料以具有透明度和/或柔性。在一些实施例中，选择的压电材料的透明度和柔性可大于例如陶瓷或矿物的常规压电材料的透明度和柔性。在一些实施例中，压电材料包括聚合物。在一些实施例中，压电材料包括铁电聚合物。在一些实施例中，压电材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。PVDF以其结构稳定性、机械韧性、抗冲击性以及在陆地、海事和空间应用中的完善的稳健性而著称。适合的市售压电PVDF膜包括，例如，可从Kureha America(New York，New York)得到的KF-2200；以及可从Piezotech(Pierre-Benite，France)得到的Piezotech FC。
PVDF膜的响应刺激频率可以在从对于较厚的膜(例如，20-50微米)的20MHz到对于较薄的膜的大于20GHz的范围中。调制逆向反射多层膜的压电层的响应频率可以在如下范围中：例如，从20MHz到1.25GHz、从40MHz到2.5GHz、从80MHz到5GHz、从150MHz到10GHz，或从300MHz到20GHz。依据上限，压电层的响应频率可以小于20GHz，例如小于10GHz、小于5GHz、小于2.5GHz、小于1.25GHz、小于600MHz、小于300MHz、小于150MHz、小于80MHz或小于40MHz。依据下限，压电层的响应频率可以大于20MHz，例如，大于40MHz、大于80MHz、大于150MHz、大于300MHz、大于600MHz、大于1.25GHz、大于2.5GHz、大于5GHz，或大于10GHz。
与压电层的顶表面和底表面电连接的电极可以设置在第一和第二电极层内，第一和第二电极层的每个直接接触压电层。第一和第二电极层均可直接接触在电极层和压电层中的一个或两个之间定位的一个或多个导电层。电极层可以被配置为当在多层配置中使用时具有透明度和/或柔性。电极可以由透明材料构成，或者可以由不透明材料构成，该不透明材料以透明导电膜的形式配置，且在相邻的金属化组件之间具有足够的间隔以允许电极层足够透明。电极层中一个或电极层两者可包括例如氧化铟锡(ITO)、一个或多个其他导电氧化物、一个或多个导电聚合物，例如聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)或聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐、金属网格、碳纳米管(CNT)、石墨烯、纳米线网格，或一个或多个超薄金属膜。
调制逆向反射多层膜可包括处理器，该处理器可通信地连接到电压源、第一和第二电极和/或光伏系统。处理器可以位于多层膜的层内，并且可以被配置为储存用于执行与多层膜的功能相关的操作的指令。操作可以包括，例如，接收和/或分析从光伏层传送到处理器的电信号。该操作可进一步包括跨压电层而施加电压。在一些实施例中，光伏层检测辐射并传送与处理器相关的相关电信号。光伏层或处理器中的一个或两者可用于确定检测的辐射是否对应于指示询问或通信信号被发送到逆向反射器的预选签名波长、频率或幅度调制。如果检测的辐射对应于预选的签名，则该过程可以通过电压施加激活压电层。处理器还可以通过控制逆向反射光的调制来储存要由多层膜通信的信息。这样的信息可以包括例如诸如序列号之类的识别信息。
在一个实施例中，可以采用智能装置。智能装置能够运行程序并在其屏幕上显示特征。在某些情况下，激光器可以连接到互联网以提供通信连接。
调制逆向反射多层膜可包括一个或多个能量储存装置，其可电连接到处理器、电压源和/或光伏层。能量储存装置可以被配置为接收和储存由光伏层获取或转换的能量，并且向处理器或电压源供应能量。能量储存装置可位于多层膜的层内。在一些实施例中，能量储存装置包括一个或多个电池。在一些实施例中，能量储存装置包括一个或多个电容器。电池或电容器可以选择为薄的和/或柔性的。电池可包括例如薄且柔性的锂聚合物电池。适合的市售薄膜电池包括例如可从BrightVolt(Redmond，Washington)得到的BV-452229-14ET。电容器可包括例如活性炭、纸或聚合物隔膜、电解质、铝或其他金属箔或其任何组合。适合的市售薄膜电容器包括例如可从PBC Tech(Troy，New York)得到的PRO200F02R1-045W050L-S。可以考虑除电池和电容器之外的适合的能量储存装置。
上述层(和组件)可以以堆叠配置彼此直接相邻并且彼此接触，或者可以存在位于所述层之间的一个或多个中介层。例如，多层膜可包括一个或多个粘合剂层。每个粘合剂层可以被配置为将不同的层彼此粘结，或者可以定位在多层膜的末端，以便被配置为将多层膜总成粘结到外部暴露的表面。每个粘合剂层可包括具有不同粘合剂组成或特性的一个或多个子层，并且可包括例如一种或多种压敏粘合剂。
本发明还涉及包括调制逆向反射多层膜的标签。标签包括如上所述的多层膜，其中多层膜包括一个或多个粘合剂层，并且一个或多个粘合剂层中的一个是位于多层膜的末端的外粘合剂层。在一些实施例中，标签还包括设置在外粘合剂层上的释放衬垫(releaseliner)。可释放衬垫可以以保护盖来起作用，使得释放衬垫保持在位置中，直到标签准备好附着到物体或表面。如果标签中包括衬垫或释放衬垫，则可以使用广泛阵列的材料和配置以用于衬垫。在许多实施例中，衬垫是纸或纸基材料。在许多其他实施例中，衬垫是一种或多种聚合物材料的聚合物膜。通常，衬垫的至少一个面涂覆释放材料，例如硅树脂或硅树脂基材料。可以理解，衬垫的释放涂覆面被放置于与外粘合层的另外暴露的面接触。在将标签施加到目标表面之前，移除衬垫，从而暴露标签的粘合剂面。衬垫可以是以单片的形式。可替代地，衬垫可以是以多个部件或面板的形式。
本发明还涉及包括标签的带标签的物品。带标签的物品包括如上所述的标签和包括暴露表面的物品。由于调制逆向反射多层膜的有益的柔性特性，物品的暴露表面可具有各种各样的形状和光滑度。例如，暴露的表面可以是平面的、非平面的、弯曲的、角度的或不规则的。暴露的表面可以是光滑的、粗糙的或脱节的，并且可以具有任何数量或突起或凹陷。由于调制逆向反射多层膜的有益的低功率和发电特性，物品可以处于远程或不可接近的位置。由于调制逆向反射多层膜的配置相对简单，标签可以容易地批量生产和定制以用在产生大量不同的带标签物品中。
图6示出以带标签的牌照形式的带标签物品实施例的具体示例。该图示出了具有暴露表面的牌照601，调制逆向反射多层膜(在分解图602中示出)粘附到该暴露的表面。多层膜可以是例如图2的多层膜200。车牌标签或标记可以包含可以与各种政府或执法数据库交叉引用的车辆专用信息。例如，标签可以具有在20mm×40mm×1.5mm量级的尺寸。标签可以由将压敏背衬(backing)暴露并将标签粘附到车辆板上的所有者施加于现有车辆牌照。在一些实施例中，来自太阳、前灯和其他环境源的光可以由多层膜的光伏层使用，以为逆向反射器生成功率。收费区、警车、烟雾站等处的激光扫描仪可用于与多层膜通信，并从联邦、州或市政基础设施取得车辆数据以进行评估。
图7A-7C示出按照提供的实施例的标签和带标签物品的进一步应用。如图所示，提供的标签可用于识别和区分饮料瓶(图7A)或其他商业产品、穿制服的军人或执法官员(图7B)，或商业或私人空中无人机(图7C)。特别地，如图7B所示，可以使用提供的标签，以用于通信在军事情况下使用的“识别朋友或敌人”(IFF)响应，该军事情况例如，多层膜可以响应入射光学波束以防止友军火力事故。
图8示出包括多层膜的标记的示例，其中多层膜封闭在壳体内。在分解图中示出的是逆向反射器层、压电层(PVDF)和光伏层(PV)，每个都在形状和大小上基本上共同延伸，并且每个都以多层堆叠配置定位。还示出的是可以包封多个层的壳体，以及可以包括例如处理器的上面讨论的电子组件的印刷电路板(PCB)。多层膜标签可以通过从手持装置发射的波束进行询问，该手持装置的组件在图7的右半部以分解图示出。
本发明还涉及包括调制逆向反射多层膜的(微型)航天器。该航天器包括如上所述的多层膜、两个或更多个聚合物管，以及一个或多个形状记忆合金线。一个或多个形状记忆合金线中的每个连接到聚合物管中的两个或更多个。在一些实施例中，聚合物管和/或形状记忆合金线可以独立地位于多层膜中的一层或多层内。由于多层膜由轻质和柔性材料构成，因此逆向反射多层膜可以被配置作为用于航天器的可折叠帆，其中帆用作用于航天器的通信工具，并且还可以用作低功率推进工具。逆向反射器的自对准性质可以允许其用于高能辐射的推进反射，以实现微型航天器或星舰的飞行和控制姿态。多层膜的特定结构和组成可以允许辐射能量穿过膜，而不是被膜吸收并在其内建立破坏性热量。膜的柔性和薄的尺寸可以允许其折叠以用于储存和递送，从而减少了部署所需的运输量。折叠配置还允许储存机械能并且之后用于展开并在航天器上施予初始旋转。在一些实施例中，航天器具有低的质量与表面积之比。例如，如通过比较航天器的总重量与其表面积来计算的质量与表面积之比，可小于1g/m2，例如，小于0.5g/m2、0.34g/m2、小于0.3g/m2、小于0.2g/m2，或小于0.1g/m2。就范围而言，质量与表面积之比可以在如下范围：从0.01g/m2到1g/m2，例如从0.05g/m2到0.5g/m2、从0.05g/m2到0.34g/m2，或从0.1g/m2到0.3g/m2。低的质量与表面积之比有益地提供了航天器对例如在光速的数量级上的高速率的改善的加速度，这使得能够改善到行星的运送时间。相比之下，传统的化学推进航天器只能具有慢得多的加速度和速率。例如，本文描述的航天器能够具有数天或数周的到行星的运送时间，而传统的化学推进航天器能够具有例如数百或数千年的多年的到行星的运送时间。
图9A和9B分别示出包括调制逆向反射多层膜的示例性航天器的等距视图和侧视图。该装置采用1-9微米厚的逆向反射多层膜的大的表面来配置。该膜由
Figure BDA0002038326300000201
管和
Figure BDA0002038326300000202
线来拉紧。收口带强化了膜免于撕裂并且保持紧张。具有几克量级的质量的毫微微(femto)卫星电子地和机械地连接到膜和镍钛诺线。毫微微卫星能够提供计算机服务、功率、姿态确定以及控制和无线电通信。卫星的功能可以通过它自身携带和获取很少的功率来限制。例如，毫微微卫星通常具有小于50毫瓦的可用信号传输功率。因此，如果这是用于航天器信号传输的主要工具，则通信范围将被限制在几百英里，除非使用不同寻常的工具来接收信号。相反，通过包括调制逆向反射多层膜，航天器变得能够逆向反射非常高瓦数的信号能量，并且在更大的距离上进行通信。
图10A和10B分别示出具有用于信号调制的子区域和天线的航天器的顶视图和等距视图。图中所示的襟翼可用于在被自然或人造辐射照射时改变装置的姿态取向和方向。施加在图中所示的襟翼的电压可能导致膜围绕铰链枢转，从而造成机械变形。例如，可以将非PVDF膜层压到指定的铰链区。当对该区域施加电压时，PVDF和非PVDF膜的不同伸长率造成机械偏转。该偏转改变了膜的反射特性，导致装置的进程发生变化。毫微微卫星可以连接到膜的具体区域，并且可以按照其姿态来控制襟翼的位置以影响导航和通信。
还示出的是多个集成贴片天线，其可用于在正常、差分和相位模式下对信号进行传输和接收。通常，天线作为接收器操作，因为该装置具有用于长距离传输的低功率预算。贴片天线可以印刷在电极材料中，具有用于低噪声放大器(LNA)、相位阵列波束形成开关和驱动电子器件作为膜的整合部分的供应。贴片天线配置可以以具体选择的频率来谐振的方式，并且可以与全球定位系统(GPS)和蓝牙
Figure BDA0002038326300000211
信号一起操作。该装置通常使用软件定义的无线电(SDR)来接收信号。
图11A和11B示出了用于识别和监测微型航天器位置的地面或基站的配置和环境。根据图11A，激光器将孔径瞄准的波束投射到望远镜。反射的能量由望远镜主要镜收集并通过次要镜传播到物镜。望远镜的光电二极管接收能量，然后该能量被放大并传播到计算机以用于分析和显示。根据图11B，远程航天器装置可以相对于地面激光器和接收器以随机角度取向。在激光器操作和接收器对反射数据开放的情况下，基站总成由跟踪机构系统地引导以扫描环境。
图12示出图11A和11B的地面站的“定位”和“通信”操作。如图所示，在该模式中，激光器和接收器通过扫描机构扫过预期的环境。在接收器监测反射时，激光器发射辐射。远程航天器装置采用识别其自身的独特代码来调制膜。当波束扫过装置的调制膜时，逆向反射波束因此被由接收器可识别的数据编码。在对期望的编码识别信号进行识别时，定位的装置从发现模式转到通信模式，并且激光器和接收器通过扫描机构被引导向所识别的位置。这些定位操作与光检测和测距(LIDAR)方法一致，并且与其他LIDAR装置兼容。此外，在该模式下，不仅可以发现远程航天器装置，还可以标以其位置。以该方式，远程航天器装置一旦被识别和定位，就可以作为用于进一步导航目的的地标。此外，因为来自远程航天器装置的反射角与逆向反射返回不相符，所以基站和远程装置之间的链路的检测和关闭变得相当容易。这是因为否则远程装置将不断地调整并保持与激光和望远镜的对准。
图13示出图11A和11B的地面站的推进操作。如图所示，微型航天器的逆向反射多层膜可以通过从地面站发射的极轻水平的激光辐射来照射。在一些实施例中，可以使用从几兆瓦到100吉瓦(gigawatt)量级范围的能量来将远程装置加速到接近光速的显著小部分的速度。该操作对于以不相符的装置角度进行装置推进是有用的，使得装置能够沿着波束轴加速，不受反射轴的影响。因为这个，保持在波束轴内以保持在进程上并获得辐射压力所供给的最大速率是关键的。在这种情况下，随着逆向反射器将波束保持在轴上，而不管多层膜的取向如何，将实现最大推力。另外，多层膜的逆向反射元件的高表面密度可以确保膜提供均匀的性能。
图14A-14D示出用于发射提供的微型航天器的主机部署飞行器。图14A示出主机飞行器的闭合位置，其可以例如储存要部署的十六个折叠的微型航天器装置。在图14B中，打开主机飞行器的面板，并从主机飞行器上推出具有折叠的逆向反射多层膜的航天器装置。间隔物弹出并用于保持在主机飞行器的末端与第一装置之间的间隙。随后发射的航天器装置使用间隔物以在它们的邻近装置之间提供间隙。在图14C中，当装置离开主机飞行器时，形状记忆合金线电机的储存的机械能导致聚合物管(例如
Figure BDA0002038326300000231
管)张开多层膜。在图14D中，微型航天器的多层膜达到部署的状态作为基本上平坦的膜。
还设想了涉及海洋、潜艇、汽车和空运应用的替代和类似实施例，并且通过调制逆向反射多层膜的有益特性使其变得实用。例如，采用微小的修改，多层膜可以被配置为漂浮在大海表面上，并将信息从潜艇传播到空运资产。使用提供的多层膜的标签、标记和其他装置也可用于例如运输、物流、导航和遥感领域。该装置的通信功能还可以允许其用作与互联网的接入点，其中互联网连接的基站位于一定距离之外。
考虑以下实施例。考虑特征和实施例的所有组合。
实施例1：一种调制逆向反射多层膜，包括：逆向反射元件；压电层，其具有相对的顶表面和底表面；第一电极层，其与压电层的顶表面电连接；第二电极层，其与压电层的底表面电连接；电压源，其位于多层膜的层内，并与第一电极层和第二电极层电连接；处理器，其位于多层膜的层内，并与电压源可通信地耦接以跨压电层而施加电压；能量存储装置，其位于多层膜的层内，并且被配置为储存用于施加电压的能量；以及光伏层，其可通信地与能量储存装置电连接并且与处理器耦接以将电信号传送到处理器。
实施例2：根据实施例1的实施例，其中逆向反射元件设置在压电层的顶表面或底表面上。
实施例3：根据实施例1的实施例，进一步包括：逆向反射层，其包括逆向反射元件中的至少一些。
实施例4：根据实施例1-3中的任何实施例的实施例，其中压电层和光伏层基本上彼此共同延伸。
实施例5：根据实施例1-4中任何实施例的实施例，其中压电层、第一电极层和第二电极层中的每个的至少一部分是透明的。
实施例6：根据实施例1-5中的任何实施例的实施例，其中能量储存装置与处理器通信以向处理器提供功率。
实施例7：根据实施例1-6中的任何实施例的实施例，其中，光伏层被配置为获取能量以储存在能量储存装置中。
实施例8：根据实施例1-7中的任何实施例的实施例，其中能量储存装置包括电池。
实施例9：根据实施例1-7中的任何实施例的实施例，其中能量储存装置包括电容器。
实施例10：根据实施例1-9中的任何实施例的实施例，其中逆向反射元件包括微棱镜逆向反射器。
实施例11：根据实施例1-9中的任何实施例的实施例，其中逆向反射元件包括全息逆向反射器。
实施例12：根据实施例1-11中的任何实施例的实施例，其中逆向反射元件以大于10每平方毫米的密度设置在逆向反射表面上。
实施例13：根据实施例1-12中的任何实施例的实施例，其中压电层包括聚偏二氟乙烯。
实施例14：根据实施例1-13中的任何实施例的实施例，其具有小于50的硬度计硬度。
实施例15：根据实施例1-14中的任何实施例的实施例，进一步包括：一个或多个粘合剂层。
实施例16：根据实施例1-15中的任何实施例的实施例，其具有小于100微米的厚度。
实施例17：一种标签，其包括：根据实施例15的多层膜，其中一个或多个粘合剂层中的一个是位于多层膜的末端的外粘合剂层。
实施例18：根据实施例17的实施例，进一步包括：设置在外粘合剂层上的释放衬垫。
实施例19：一种带标签的物品，包括：包含暴露表面的物品；根据实施例17或18的粘附在物品的暴露表面上的标签。
实施例20：根据实施例19的实施例，其中暴露的表面是非平面的。
实施例21：一种微型航天器，包括：根据实施例1-16中任何实施例的多层膜；位于多层膜中的一层或多层内的两个或多个聚合物管；以及位于多层膜中的一层或多层内的一个或多个形状记忆合金线，其中一个或多个形状记忆合金线中的每个连接到聚合物管中的两个或更多个。
实施例22：根据实施例21的实施例，其中两个或更多个聚合物管包括PVDF或聚(4,4'-氧二亚苯基-均苯四甲酰亚胺)。
实施例23：根据实施例21或22的实施例，其中一个或多个形状记忆合金线包括镍钛。
实施例24：根据实施例22-23中的任何实施例的实施例，进一步包括：毫微微卫星。
实施例25：一种用于调制逆向反射光的方法，该方法包括：提供根据实施例1-16中的任何实施例的实施例的多层膜；采用入射光束照射膜；经由逆向反射元件的第一配置将入射光束逆向反射到反射的光束中；采用光伏层检测入射光束；将信号从光伏层传送到处理器；跨压电层而施加电压以改变压电层的尺寸，以形成逆向反射元件的第二配置；以及经由逆向反射元件的第二配置将入射光束逆向反射到调制的光束中。
实施例26：根据实施例25的实施例，进一步包括：采用光伏层获取要储存在能量储存装置中的能量。
实施例27：根据实施例25或26的实施例，其中施加具有小于1纳瓦的功率的电压。
实施例28：一种将标签施加到物品的方法，该方法包括：提供包括暴露的表面的物品；提供实施例17或18的标签；以及将标签粘附到物品的暴露的表面，从而将标签施加到物品。
实施例29：根据实施例28的实施例，其中物品的暴露表面是非平面的。
虽然已经详细描述了本发明，但是在本发明的精神和范围内的修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。鉴于前述讨论，本领域的相关知识和以上结合背景技术和具体实施方式所讨论的引用，其公开内容均通过引用并入本文。另外，应该理解，本发明的方面和各种实施例的部分以及上面和/或所附权利要求中所记的各种特征可以整体或部分地组合或互换。在各种实施例的前述描述中，参考另一实施例的那些实施例可以与本领域技术人员将理解的其他实施例适当地组合。此外，本领域普通技术人员将理解，前述描述仅是以示例性的方式，并不旨在限制本发明。

Claims (29)

1.一种调制逆反射多层膜，包括：
逆向反射元件；
具有相对的顶表面和底表面的压电层；
第一电极层，其与所述压电层的所述顶表面电连接；
第二电极层，其与所述压电层的所述底表面电连接；
电压源，其位于所述多层膜的层内，并与所述第一电极层和第二电极层电连接；
处理器，其位于所述多层膜的层内，并与所述电压源通信地耦接，以跨所述压电层而施加电压；
能量储存装置，其位于所述多层膜的层内，并且被配置为储存用于施加电压的能量；以及
光伏层，其通信地与所述能量储存装置电连接并且与所述处理器耦接以向所述处理器传送电信号，
其中所述压电层和所述光伏层基本上彼此共同延伸。
2.根据权利要求1所述的多层膜，其中所述逆向反射元件设置在所述压电层的所述顶表面或所述底表面上。
3.根据权利要求1所述的多层膜，进一步包括：
逆向反射层，其包括所述逆向反射元件中的至少一些。
4.根据权利要求3所述的多层膜，其中所述压电层、所述光伏层和所述逆向反射层基本上彼此共同延伸。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的多层膜，其中所述压电层、所述第一电极层和所述第二电极层中的每个的至少部分是透明的。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的多层膜，其中所述能量储存装置与所述处理器通信以向所述处理器提供功率。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的多层膜，其中所述光伏层被配置为获取要储存在所述能量储存装置中的能量。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的多层膜，其中所述能量储存装置包括电池。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的多层膜，其中所述能量储存装置包括电容器。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的多层膜，其中所述逆向反射元件包括微棱镜逆向反射器。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的多层膜，其中所述逆向反射元件包括全息逆向反射器。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的多层膜，其中所述逆向反射元件以大于10每平方毫米的密度设置在逆向反射表面上。
13.根据权利要求1-12中任一项的多层膜，其中所述压电层包括聚偏二氟乙烯。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的多层膜，其具有小于50的硬度计硬度。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的多层膜，进一步包括：
一个或多个粘合剂层。
16.根据权利要求1-15中任一项的多层膜，其具有小于100微米的厚度。
17.一种标签，包括：
权利要求15的多层膜，其中所述一个或多个粘合剂层中的一个是位于所述多层膜的末端的外粘合剂层。
18.根据权利要求17所述的标签，进一步包括：
释放衬垫，其设置在所述外粘合剂层上。
19.一种带标签的物品包括：
物品，其包括暴露的表面；
权利要求17或18的标签，其粘附到所述物品的所述暴露的表面。
20.根据权利要求19所述的带标签的物品，其中所述暴露的表面是非平面的。
21.一种微型航天器，包括：
权利要求1-16中任一项的多层膜；
两个或多个聚合物管，其位于所述多层膜的一层或多层内；以及
一个或多个形状记忆合金线，其位于所述多层膜中的一层或多层内的，其中所述一个或多个形状记忆合金线中的每个连接到所述聚合物管中的两个或更多个。
22.根据权利要求21所述的微型航天器，其中所述两个或更多个聚合物管包括PVDF或聚(4,4'-氧二亚苯基-均苯四甲酰亚胺)。
23.根据权利要求21或22所述的微型航天器，其中所述一个或多个形状记忆合金线包括镍钛。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的微型航天器，进一步包括：
毫微微卫星。
25.一种用于调制逆向反射光的方法，所述方法包括：
提供权利要求1-16中任一项的多层膜；
采用入射光束照射所述膜；
经由所述逆向反射元件的第一配置，将所述入射光束逆向反射成反射光束；
用所述光伏层检测所述入射光束；
将信号从所述光伏层传送到所述处理器；
跨所述压电层而施加电压以改变所述压电层的尺寸，以形成所述逆向反射元件的第二配置；以及
经由所述逆向反射元件的所述第二配置将所述入射光束逆向反射成调制的光束。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：
用所述光伏层获取要储存在所述能量储存装置中的能量。
27.根据权利要求25或26所述的方法，其中以小于1纳瓦的功率施加所述电压。
28.一种将标签施加到物品的方法，所述方法包括：
提供包括暴露的表面的物品；
提供权利要求17或18的标签；以及
将所述标签粘附到所述物品的所述暴露的表面，从而将所述标签施加到所述物品。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述物品的所述暴露的表面是非平面的。
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