CN114518864B - 一种柔性可拉伸光学随机数生成器、制备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性可拉伸光学随机数生成器，入射激光在照射至光学随机数生成器表面3D微纳结构以及随机嵌入的纳米粒子时，会发生复杂的相干多重散射，从而使得外界激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑的复杂度极大的增加，有效提高随机数熵源的随机性和不可预测性；由于基板具体选用的柔性可拉伸基板，使得可拉伸光学随机数生成器能较好的兼容适配于其他柔性电子设备，同时还可以通过对柔性可拉伸基板施加形变进一步改变入射激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑，从而进一步增加其复杂度，提高柔性可拉伸光学随机数生成器的安全性。本发明还提供了一种制备及使用方法，同样具有上述有益效果。

Description

一种柔性可拉伸光学随机数生成器、制备及使用方法

技术领域

本发明涉及随机数生成器技术领域，特别是涉及一种柔性可拉伸光学随机数生成器、一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法以及一种柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法。

背景技术

随着信息技术，如人工智能、物联网、大数据、云计算等的飞速发展，各种信息设备，尤其是一些柔性可穿戴传感电子设备开始激增，同时也伴随着海量数据的传感收集、处理分析、通讯交互等。然而，黑客攻击、违法复制、信息泄露等事件频发，给信息数据安全带来严重的威胁，迫切需要发展高安全可靠的信息加密硬件设备。

随机数发生器，一种基于随机物理过程而输出不可预测的随机数的硬件设备，被广泛应用于信息加密、建模数值分析、游戏概率等领域，并逐渐成为硬件安全领域的一项热门技术。

传统的随机数发生器是刚性的，制备工艺复杂、成本高昂，且存在无法与柔性电子设备兼容的问题。所以如何发展低成本、超柔性、高安全的随机数发生器仍是面向实际应用需重点关注的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性可拉伸光学随机数生成器，具有较高的安全性同时可以与柔性电子设备兼容；本发明的另一目的在于提供一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法以及一种柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法，其涉及的柔性可拉伸光学随机数生成器具有较高的安全性同时可以与柔性电子设备兼容。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器，包括：

柔性可拉伸基板；

位于所述柔性可拉伸基板表面的3D微纳结构；所述3D微纳结构为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；

随机嵌入所述柔性可拉伸基板的纳米粒子；

预设波长的激光照射所述随机数生成器时，与所述3D微纳结构和所述纳米粒子发生相干多重散射，形成散射光斑，以根据所述散射光斑提取获得随机数。

可选的，所述微纳结构模板包括以下任意一项：

自然植物(如玫瑰花瓣、荷叶、银杏叶等)、粗糙面物品(如磨砂玻璃、砂纸等)、微纳结构硅模具。

可选的，所述柔性可拉伸基板为聚二甲基硅氧烷薄膜。

可选的，所述纳米粒子的材质包括以下任意一项或任意组合：

氧化锌、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅等。

本发明还提供了一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法，包括：

将纳米粒子混入前驱液，制备所述纳米粒子随机分布的混合液；

将所述混合液印刷至微纳结构模板表面后进行固化；

将所述微纳结构模板与固化后形成的柔性可拉伸基板相分离，以制成所述柔性可拉伸光学随机数生成器；所述柔性可拉伸基板形成有3D微纳结构；所述3D微纳结构为基于模板印刷技术复刻的所述微纳结构模板表面的负结构；预设波长的激光照射所述随机数生成器时，与所述3D微纳结构和所述纳米粒子发生相干多重散射，形成散射光斑，以根据所述散射光斑提取获得随机数。

可选的，所述微纳结构模板包括以下任意一项或任意组合：

自然植物(如玫瑰花瓣、荷叶、银杏叶等)、粗糙面物品(如磨砂玻璃、砂纸等)、微纳结构硅模具。

可选的，所述将纳米粒子混入前驱液，制备所述纳米粒子随机分布的混合液包括：

将PDMS前驱液与纳米粒子充分搅拌至随机混合；

在所述PDMS前驱液内混入所述纳米粒子之后，在所述PDMS前驱液内混入PDMS固化剂，充分搅拌形成PDMS混合液。

可选的，所述将所述混合液印刷至微纳结构模板表面后进行固化包括：

将所述PDMS混合液旋涂在微纳结构模板表面；

在预设温度下将所述PDMS混合液固化预设时间，以形成柔性可拉伸基板。

本发明还提供了一种柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法，包括：

使用预设波长的激光照射柔性可拉伸光学随机数生成器；所述柔性可拉伸光学随机数生成器包括柔性可拉伸基板；位于所述柔性可拉伸基板表面的3D微纳结构；所述3D微纳结构为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；随机嵌入所述柔性可拉伸基板的纳米粒子；预设波长的入射激光与所述3D微纳结构和所述纳米粒子发生相干多重散射；

使用接收器接收所述柔性可拉伸光学随机数生成器形成的散射光斑；

从所述散射光斑中提取随机数。

可选的，所述使用接收器接收所述柔性可拉伸光学随机数生成器形成的散射光斑包括：

使用接收器接收从所述柔性可拉伸光学随机数生成器透射出的透射散斑，和/或从所述柔性可拉伸光学随机数生成器反射出的反射散斑。

本发明所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器，包括：柔性可拉伸基板；位于柔性可拉伸基板表面的3D微纳结构，3D微纳结构为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；随机嵌入柔性可拉伸基板的纳米粒子，预设波长的激光照射至3D微纳结构以及纳米粒子时会发生相干多重散射，基于协同效应形成散射光斑，经过提取即可获得一系列随机数。

所述3D微纳结构和随机嵌埋的纳米粒子结合，能大大提升所述相干多重散射的复杂度，从而大大提高随机数熵源的随机性和不可预测性；由于基板具体选用的柔性可拉伸基板，使得可拉伸光学随机数生成器能较好地兼容柔性电子设备，同时还可以通过对柔性可拉伸基板施加形变进一步改变入射激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑，从而进一步增加其复杂度，提高柔性可拉伸光学随机数生成器的安全性。同时，本发明提供的柔性可拉伸光学随机数生成器的制备工艺具有方法简单、成本低廉、绿色环保的特点，便于推广和使用。

本发明还提供了一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法以及一种柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器的结构及原理示意图；

图2为采集器采集到的散射光斑图；

图3为根据图2所提取的随机数二维可视化图；

图4为不同应变条件下输出随机数系列的汉明距离变化图；

图5为不同应变条件下输出随机数系列之间的相关系数图；

图6为柔性可拉伸光学随机数生成器在1万次循环拉伸测试中输出随机数的最小熵特性变化图；

图7为柔性可拉伸光学随机数生成器在1万次循环弯曲测试中输出随机数的最小熵特性变化图；

图8为柔性可拉伸光学随机数生成器在高低温冲击实验中输出的随机数的最小熵特性变化图；

图9为本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器制备方法的流程图；

图10为本发明实施例所提供的一种具体的柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法的流程图；

图11为本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器使用方法的流程图。

图中：1.柔性可拉伸基板、2.3D微纳结构、3.纳米粒子、4.入射激光、5.透射光斑、6.反射光斑。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种柔性可拉伸光学随机数生成器。在现有技术中，传统的随机数发生器是刚性的，制备工艺复杂、成本高昂，且存在无法与柔性电子设备兼容的问题。

而本发明所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器，包括：柔性可拉伸基板；位于柔性可拉伸基板表面的3D微纳结构，所述3D微纳结构为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；随机嵌入柔性可拉伸基板的纳米粒子；预设波长的入射激光与所述3D微纳结构和所述纳米粒子发生相干多重散射。

所述3D微纳结构和所述纳米粒子的结合，能极大的增加入射激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑的复杂度，有效提高随机数熵源的随机性和不可预测性；由于基板具体选用的柔性可拉伸基板，使得可拉伸光学随机数生成器能较好地兼容适配于其他柔性电子设备，同时还可以通过对柔性可拉伸基板施加形变进一步改变外界激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑，从而进一步增加其复杂度，提高柔性可拉伸光学随机数生成器的安全性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图8，图1为本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器的结构及原理示意图；图2为采集器采集到的散射光斑图；图3为根据图2所提取的随机数二维可视化图；图4为不同应变条件下输出随机数系列的汉明距离变化图；图5为不同应变条件下输出随机数系列之间的相关系数图；图6为柔性可拉伸光学随机数生成器在1万次循环拉伸测试中输出随机数的最小熵特性变化图；图7为柔性可拉伸光学随机数生成器在1万次循环弯曲测试中输出随机数的最小熵特性变化图；图8为柔性可拉伸光学随机数生成器在高低温冲击实验中输出的随机数的最小熵特性变化图。

参见图1，在本发明实施例中，柔性可拉伸光学随机数生成器包括柔性可拉伸基板1；位于所述柔性可拉伸基板1表面的3D微纳结构2；所述3D微纳结构2为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；随机嵌入所述柔性可拉伸基板1的纳米粒子3；入射激光4与所述3D微纳结构2和所述纳米粒子3发生相干多重散射，形成透射光斑5或反射光斑6的散射光斑。

上述柔性可拉伸基板1通常选用PDMS材料，无微纳结构时通常为透明状态，且具有可拉伸和弯曲的特性。当所述可拉伸基板表面具有3D微纳结构或内部嵌入纳米粒子时，呈不透明状态，是良好的光学散射介质。

在本发明实施例中，上述柔性可拉伸基板1通常要求可实现弯曲以及不小于150％应变的拉伸；同时该柔性可拉伸基板1需要具有较强的机械力学鲁棒性，即经过1万次的拉伸和弯曲循环测试，或经历高低温冲击试验，例如在经过-25℃～80℃的高低温冲击试验后，其也能成功产生可靠的散射光斑及其随机数。

在本发明实施例中，上述柔性可拉伸基板1表面设置有3D微纳结构2，该3D微纳结构2为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构。即在本发明实施例中，会在柔性可拉伸基板1表面复刻微纳结构模板表面的三维微结构，该3D微纳结构2需要保证当预设波长的入射激光4照射至该3D微纳结构2时，可以发生相干多重散射。上述3D微纳结构2，包括条纹或微坑洞等微纳形态的尺寸通常在几十微米量级。

具体的，在本发明实施例中，所述微纳结构模板包括以下任意一项：自然植物、粗糙面物品、微纳结构硅模具。上述自然植物包括但不限于玫瑰花瓣、荷叶、银杏叶等自然植物；粗糙面物品包括但不限于砂纸、磨砂玻璃等粗糙面物品；而微纳结构硅模具通常为人工刻蚀的微纳结构硅模具。即在本发明实施例中微纳结构模板包括但不限于荷叶、银杏叶等自然植物；和砂纸、磨砂玻璃等粗糙面物品；以及人工刻蚀的微纳结构硅模具中的任意一种。

在本发明实施例中，上述纳米粒子3需要嵌入柔性可拉伸基板1内部，即柔性可拉伸基板1内部随机分布这一定数量的纳米粒子3。上述入射激光4经过3D微纳结构2照射至纳米粒子3后，同样可以发生相干多重散射，从而进一步增加激光穿过柔性可拉伸光学随机数生成器后生成散射光斑的复杂性。具体的，上述纳米粒子3的尺寸需要根据实际使用照射的激光的波长所设定，上述纳米粒子3的尺寸通常在几十纳米至百纳米量级，且该纳米粒子3需要在柔性可拉伸基板1内随机分布，以保证最终散射光斑的随机性。

参见图2以及图3，在实际情况中，本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器可以处于未受力形变的静态，或者处于被弯曲或拉伸的某一个瞬态位置；当被入射激光4照射时，所述柔性可拉伸光学随机数生成器中的所述3D微纳结构2和所述纳米粒子3与入射激光4发生复杂的相干多重散射，形成透射光斑5或反射光斑6的散射光斑。之后，可以通过接收器，例如CCD(电荷耦合元件)相机来获取该散射光斑，包括透射光斑5和/或反射光斑6；从该散射光斑图像中的灰度分布信息中提取，即可获得一系列二值化的随机数。

参见图4以及图5，在本发明实施例中，固定入射激光4，测试柔性可拉伸光学随机数生成器在不同应变的拉伸条件下的输出随机数，与未拉伸时的输出结果分别比较了汉明距离。可以发现，当应变大于3％时，输出随机数的汉明距离就接近0.5，如图4所示，表明了输出结果对所述柔性可拉伸基板1形变的敏感性很高，这大大提高了输出随机数的随机性和复杂度；同时比较了不同应变条件下输出结果的相关系数，如图5所示，表明其输出结果基本不相关。

图6为柔性可拉伸光学随机数生成器在50％应变下循环拉伸1万次的输出结果最小熵，其数值基本稳定在5.76左右；图7为柔性可拉伸光学随机数生成器在5mm弯曲半径下循环弯曲1万次的输出结果最小熵，其数值也基本稳定在5.76左右；图8为柔性可拉伸光学随机数生成器在高低温(-25℃～80℃)试验时的输出结果最小熵，其数值同样保持稳定；以上测试表面该柔性可拉伸光学随机数生成器具有较好的机械力学鲁棒性。

本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器，包括：柔性可拉伸基板1；位于柔性可拉伸基板1表面的3D微纳结构2；3D微纳结构2为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；随机数嵌入柔性可拉伸基板1的纳米粒子3；预设波长的入射激光4与所述3D微纳结构和所述纳米粒子发生相干多重散射。

所述3D微纳结构2和所述纳米粒子3的结合，基于协同效应能极大的增加入射激光4经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑的复杂度，有效提高随机数熵源的随机性和不可预测性；由于基板具体选用的柔性可拉伸基板1，使得可拉伸光学随机数生成器能较好地兼容适配于其他柔性电子设备，同时还可以通过对柔性可拉伸基板1施加形变进一步改变外界激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑，从而进一步增加其复杂度，提高柔性可拉伸光学随机数生成器的安全性。

下面对本发明所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法进行介绍，下文描述的制备方法与上述描述的柔性可拉伸光学随机数生成器的结构可以相互对应参照。

请参考图9，图9为本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器制备方法的流程图。

参见图9，在本发明实施例中，所述柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法可以包括：

S101：将纳米粒子混入前驱液，制备纳米粒子随机分布的混合液。

上述前驱液为制备柔性可拉伸基板1时所使用的前驱液。在本步骤中首先需要把纳米粒子3混入前驱液，通常需要进行充分搅拌，以使得纳米粒子3可以在混合液中随机分布。

S102：将混合液印刷至微纳结构模板表面后进行固化。

在本步骤中，会将混合液印刷至微纳结构模板表面后进行固化，在微纳结构模板表面会具有微结构，通过印刷工艺可以将微纳结构模板表面的微结构复刻至柔性可拉伸基板1表面。具体的，在本发明实施例中，所述微纳结构模板包括以下任意一项：自然植物(如玫瑰花瓣、荷叶、银杏叶等)、粗糙面物品(如磨砂玻璃、砂纸等)、微纳结构硅模具。有关微纳结构模板的具体内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

S103：将微纳结构模板与固化后形成的柔性可拉伸基板相分离，以制成柔性可拉伸光学随机数生成器。

在本发明实施例中，所述柔性可拉伸基板1形成有3D微纳结构2；所述3D微纳结构2为基于模板印刷技术复刻的所述微纳结构模板表面的负结构；预设波长的入射激光4与所述3D微纳结构2和所述纳米粒子3发生复杂的相干多重散射。有关柔性可拉伸光学随机数生成器的具体结构可以参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

在本步骤中，会将固化后的柔性可拉伸基板1与微纳结构模板相分离，此时柔性可拉伸基板1表面会复合有微纳结构模板表面的微结构从而产生3D微纳结构2。

本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法，入射激光4照射至3D微纳结构2以及纳米粒子3时，会发生复杂的相干多重散射，从而使得外界激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑的复杂度极大的增加，有效提高随机数熵源的随机性和不可预测性；由于基板具体选用的柔性可拉伸基板1，使得可拉伸光学随机数生成器能较好地兼容适配于其他柔性电子设备，同时还可以通过对柔性可拉伸基板1施加形变进一步改变外界激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑，从而进一步增加其复杂度，提高柔性可拉伸光学随机数生成器的安全性。同时，本发明提供的柔性可拉伸光学随机数生成器的制备工艺具有方法简单、成本低廉、绿色环保的特点，便于推广和使用。

有关本发明所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图10，图10为本发明实施例所提供的一种具体的柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法的流程图。

参见图10，在本发明实施例中，柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法包括：

S201：将PDMS前驱液与纳米粒子充分搅拌至随机混合。

在本步骤中，具体可以使用PDMS前驱液，以制备PDMS材质的柔性可拉伸基板1。在本步骤中会将PDMS前驱液与纳米粒子3充分搅拌至随机混合，以保证最终纳米粒子3会在柔性可拉伸基板1中随机分布。

S202：在PDMS前驱液内混入纳米粒子之后，在PDMS前驱液内混入PDMS固化剂，充分搅拌形成PDMS混合液。

在本步骤中，会在充分搅拌混入有纳米粒子3的PDMS前驱液后，继续在PDMS前驱液内添加PDMS固化剂，充分混合后形成PDMS混合液，以便后续进行固化。

S203：将PDMS混合液旋涂在微纳结构模板表面。

在本步骤之前，通常需要对微纳结构模板进行清洗。而在本步骤中会将上述PDMS混合液旋涂在微纳结构模板表面，以便最终在柔性可拉伸基板1表面形成3D微纳结构2。

S204：在预设温度下将PDMS混合液固化预设时间，以形成柔性可拉伸基板。

在本步骤中，具体会对旋涂在微纳结构模板表面的PDMS混合液进行固化，例如在环境温度处于70℃对PDMS混合液进行固化1小时等。有关使PDMS混合液固化的具体条件可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。在本发明实施例中，需要保证最终制成的柔性可拉伸光学随机数生成器具有一定的形变能力，因此对于上述PDMS混合液的具体组分以及本步骤中旋涂的PDMS混合液的厚度需要根据实际需要自行设定，在此不做具体限定。

S205：将微纳结构模板与固化后形成的柔性可拉伸基板相分离，以制成柔性可拉伸光学随机数生成器。

本步骤与上述发明实施例中S103基本一致，详细内容请参考上述发明实施例，在此不再进行赘述。

下面对本发明所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法进行介绍，下文描述的使用方法与上述描述的柔性可拉伸光学随机数生成器的结构以及柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法可以相互对应参照。

请参考图11，图11为本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器使用方法的流程图。

参见图11，在本发明实施例中，所述柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法可以包括：

S301：使用预设波长的激光照射柔性可拉伸光学随机数生成器。

在本发明实施例中，所述柔性可拉伸光学随机数生成器包括柔性可拉伸基板1；位于所述柔性可拉伸基板1表面的3D微纳结构2，所述3D微纳结构2为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；随机嵌入所述柔性可拉伸基板1的纳米粒子3；预设波长的入射激光4照射所述3D微纳结构2和所述纳米粒子3时发生复杂的相干多重散射。有关柔性可拉伸光学随机数生成器的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

在本步骤中，会使用预设波长的激光照射柔性可拉伸光学随机数生成器，该激光可以为633nm波长的激光，或其他波长的激光均可，视具体情况而定，在此不做具体限定。当激光照射至上述柔性可拉伸光学随机数生成器时，因为3D微纳结构2与纳米粒子3对激光的相干散射，会形成散射光斑。

S302：使用接收器接收柔性可拉伸光学随机数生成器形成的散射光斑。

在本步骤中，会使用接收器采集上述经过收柔性可拉伸光学随机数生成器形成的散射光斑，通常是将光信号转换为对应的电信号，以便后续根据该散射光斑提取随机数。有关接收器的具体结构可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限定。

具体的，本步骤可以具体为：使用接收器接收从所述柔性可拉伸光学随机数生成器透射出的透射散斑，和/或从所述柔性可拉伸光学随机数生成器反射出的反射散斑。

因为当外界激光照射至柔性可拉伸光学随机数生成器后，透射而出的激光所形成的光斑为透射散斑，而散射而出的激光所形成的光斑为反射散斑。而在本发明实施例中，获取上述透射散斑与反射散斑中的任意一种，或同时获取透射散斑与反射散斑均可，视具体情况而定，在此不做具体限定。

S303：从散射光斑中提取随机数。

由于上述散射光斑均为二维图像，因此在本步骤中首先会根据上述散射光斑生成对应的随机数二维可视化图，进而基于随机数二维可视化图提取对应的随机数。有关根据散射光斑提取具体随机数的内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

本发明实施例所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法，外界激光在照射至3D微纳结构2以及纳米粒子3时，均会发生相干散射，从而使得外界激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑的复杂度极大的增加，有效提高随机数熵源的随机性和不可预测性；同时由于基板具体选用的柔性可拉伸基板1，使得可拉伸光学随机数生成器不仅仅适配于柔性电子设备，还可以通过对柔性可拉伸基板1施加形变进一步改变外界激光经过柔性可拉伸光学随机数生成器所形成的散射光斑，从而进一步增加其复杂度，提高柔性可拉伸光学随机数生成器的安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种柔性可拉伸光学随机数生成器、一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法以及一种柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柔性可拉伸光学随机数生成器，其特征在于，包括：

柔性可拉伸基板；

位于所述柔性可拉伸基板表面的3D微纳结构；所述3D微纳结构为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；

随机嵌入所述柔性可拉伸基板的纳米粒子；

预设波长的激光照射所述随机数生成器时，与所述3D微纳结构和所述纳米粒子发生相干多重散射，形成散射光斑，以根据所述散射光斑提取获得随机数。

2.根据权利要求1所述的柔性可拉伸光学随机数生成器，其特征在于，所述微纳结构模板包括以下任意一项：

自然植物、粗糙面物品、微纳结构硅模具。

3.根据权利要求1所述的柔性可拉伸光学随机数生成器，其特征在于，所述柔性可拉伸基板为聚二甲基硅氧烷薄膜。

4.根据权利要求3所述的柔性可拉伸光学随机数生成器，其特征在于，所述纳米粒子的材质包括以下任意一项或任意组合：

氧化锌、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅等。

5.一种柔性可拉伸光学随机数生成器的制备方法，其特征在于，包括：

将纳米粒子混入前驱液，制备所述纳米粒子随机分布的混合液；

将所述混合液印刷至微纳结构模板表面后进行固化；

将所述微纳结构模板与固化后形成的柔性可拉伸基板相分离，以制成所述柔性可拉伸光学随机数生成器；所述柔性可拉伸基板形成有3D微纳结构；所述3D微纳结构为基于模板印刷技术复刻的所述微纳结构模板表面的负结构；预设波长的激光照射所述随机数生成器时，与所述3D微纳结构和所述纳米粒子发生相干多重散射，形成散射光斑，以根据所述散射光斑提取获得随机数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述微纳结构模板包括以下任意一项：

自然植物、粗糙面物品、微纳结构硅模具。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将纳米粒子混入前驱液，制备所述纳米粒子随机分布的混合液包括：

将PDMS前驱液与纳米粒子充分搅拌至随机混合；

在所述PDMS前驱液内混入所述纳米粒子之后，在所述PDMS前驱液内混入PDMS固化剂，充分搅拌形成PDMS混合液。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述混合液印刷至微纳结构模板表面后进行固化包括：

将所述PDMS混合液旋涂在微纳结构模板表面；

在预设温度下将所述PDMS混合液固化预设时间，以形成柔性可拉伸基板。

9.一种柔性可拉伸光学随机数生成器的使用方法，其特征在于，包括：

使用预设波长的激光照射柔性可拉伸光学随机数生成器；所述柔性可拉伸光学随机数生成器包括柔性可拉伸基板；位于所述柔性可拉伸基板表面的3D微纳结构；所述3D微纳结构为基于模板印刷技术复刻的微纳结构模板表面的负结构；随机嵌入所述柔性可拉伸基板的纳米粒子；预设波长的入射激光与所述3D微纳结构和所述纳米粒子发生相干多重散射；

使用接收器接收所述柔性可拉伸光学随机数生成器形成的散射光斑；

从所述散射光斑中提取随机数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述使用接收器接收所述柔性可拉伸光学随机数生成器形成的散射光斑包括：

使用接收器接收从所述柔性可拉伸光学随机数生成器透射出的透射散斑，和/或从所述柔性可拉伸光学随机数生成器反射出的反射散斑。

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