CN206097140U - 智能光子标签系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能光子标签系统，包括标签识别端和光子标签，所述标签识别端和光子标签通过谐振光束无线连接；所述标签识别端通过所述谐振光束向所述光子标签输送光电流；所述光子标签接收所述光电流后，光子标签通过所述谐振光束向所述标签识别端发送认证信息。实施本实用新型的智能光子标签系统，能够通过标签识别端与光子标签建立的谐振光路传送光电流和发送认证信息，使得光子标签无需设置内部的电源，减轻体积和重量，还能提高信息发送的安全性。

Description

智能光子标签系统

技术领域

本实用新型涉及门禁技术，更具体地说，涉及一种智能光子标签系统。

背景技术

现在网上购物已经很流行，电脑，电视等一些电器也可以在网上买到。但是网购也存在弊端，购物者只能通过网站的图片和评论来判断产品的好坏和真假，而实际收到的货物往往和网上描述的大相径庭。特别是电器如果没有安全保障，会给人们的生活埋下很大的隐患。

在一些较大的物品买卖时通常要查看该物品的说明资料，而有些厂家对这些资料进行了替换或者更改，由于消费者对物品的认识不够极容易造成判断错误。现有的在商品上的标签多为纸质的，尽管设置多种防伪措施，还是很容易的被仿造，进而给消费者的购买行为带来误导。

现有的光子标签，能够提高贵重物品的防伪等级，但是这种光子标签存在一定的缺陷：需要内置电源才能正常工作；在进行认证的时候，需要到光子标签上进行操作，启动光子标签，让光子标签发光，以便将商品的信息通过光信号发出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有光子标签存在操作不便、需要预先内置电源才能正常工作的缺陷，提供一种智能光子标签系统，以解决上述的问题。

本实用新型解决上述问题的方案是：提供一种智能光子标签系统，包括标签识别端和光子标签，所述标签识别端和光子标签通过谐振光束无线连接；

所述标签识别端通过所述谐振光束向所述光子标签输送光电流；所述光子标签接收所述光电流后，光子标签通过所述谐振光束向所述标签识别端发送认证信息。

优选的，所述标签识别端包括光源模块和第一谐振镜，所述光子标签包括第二谐振镜，所述光源模块产生光束，所述光束在所述第一谐振镜和第二谐振镜之间谐振放大，形成所述谐振光束。

优选的，所述光源模块包括泵浦光源和增益介质，所述泵浦光源耦合在所述第一谐振镜上，所述增益介质设置在所述第一谐振镜和所述第二谐振镜之间的光路上。

优选的，增益介质为Nd:YAG晶体或Nd:YVO4晶体。

优选的，所述光子标签包括光电转换模块，所述光电转换模块与所述第一谐振镜光学耦合。

优选的，所述光子标签还包括加密模块，所述加密模块与所述光电转换模块电连接，所述加密模块还与所述第二谐振镜光学耦合。

优选的，所述标签识别端还包括认证模块，所述认证模块与所述第一谐振镜光学耦合。

优选的，所述标签识别端包括沿光轴方向依次设置的泵浦源、用于将认证信息从谐振光束中分离出来的分光器件、第一谐振镜、增益介质以及安装有望远扩束镜的面板；所述标签识别端还包括与所述分光器件耦合的认证模块。

优选的，所述光子标签包括沿光轴依次设置的第二谐振镜、光耦合器件和光电转换模块；所述光子标签还包括与所述耦合器件耦合的加密模块。

优选的，所述第一谐振镜或第二谐振镜为角反射镜阵列。

优选的，所述第一谐振镜或第二谐振镜包括正透镜和设置在所述正透镜焦平面上的半反半透镜。

本实用新型还提供一种光子标签网络系统，包括前述中的标签识别端和光子标签，还包括与标签识别端网络连接的服务器，所述标签识别端通过所述谐振光束向所述光子标签输送光电流；所述光子标签接收所述光电流后，光子标签通过所述谐振光束向所述标签识别端发送认证信息；所述标签识别端在接收端认证信息后，通过与服务器的连接，确认该认证信息是否合法。

本实用新型还提供一种光子标签认证方法，包括以下步骤：

S1、标签识别端与光子标签之间建立谐振光路；

S2、标签识别端通过谐振光束向光子标签提供光电流；

S3、光子标签通过谐振光束向标签识别端向标签识别端发送认证信息。

优选的，光子标签认证方法还包括：

S4、标签识别端在接收认证信息后，通过与服务器的连接确认认证信息是否合法。

实施本实用新型的智能光子标签系统，具有以下的有益效果：通过在标签识别端和光子标签之间建立起谐振光路，并通过该谐振光路为光子标签提供光电流，使得光子标签无需设置内部电源，减少了光子标签的体积和重量；还通过谐振光路传递认证信息，保证了该认证信息在传递的过程中不会被泄露盗取，提高了认证的安全性；在使用光子标签的时候，无需在光子标签上进行操作，直接将标签识别端放置在合适的位置上，光子标签就会自动发送光信号，操作简单方便。

附图说明

以下通过附图对本实用新型进行说明，其中：

图1为本实用新型智能光子标签系统的结构示意图；

图2为本实用新型智能光子标签系统中标签识别端的结构示意图；

图3为本实用新型智能光子标签系统中光子标签的结构示意图；

图4为本实用新型智能光子标签系统中谐振镜的第一实施例的结构示意图；

图5为本实用新型智能光子标签系统中谐振镜的第二实施例的结构示意图；

图6为认证网络的结构示意图；

图7为认证网络的认证流程图。

具体实施方式

本实用新型的智能光子门禁通过在标签识别端与光子标签之间形成谐振光路，使得认证信息只能沿着谐振光路进行传送，保证了认证信息的发送安全。

本实用新型为了实现上述的效果，提供了如图1所示的标签识别端与光子标签。标签识别端与光子标签之间形成谐振光路，一方面通过该谐振光路，标签识别端所产生的激光为光子标签提供光电流，使得光子标签能够在自身不设置电源的情况下完成认证流程；另一方面，认证过程中的身份信息耦合在谐振光路中，从而保证了身份信息不会随着光散射被非法截获。

具体的，在标签识别端，设置有光源模块和第一谐振镜。图1所示仅用于表述上述两者的光连接关系，并不用于限定其组件之间的具体摆放位置。光源模块包括了增益介质和泵浦源。较佳的，增益介质放置于第一谐振镜与第二谐振镜之间，增益介质在泵浦源的作用下，产生受激放大光，并在第一谐振镜与第二谐振镜之间产生谐振放大，最终形成激光光束。标签识别端还包括通过光耦合器件耦合至谐振光路中的认证模块，认证模块用于从第一谐振镜与第二谐振镜之间的激光光束中将来自光子标签的身份信息分离出来，并加以认证。

而在光子标签中，则设置了第二谐振镜、光电转换模块与加密模块。光电转换模块设置在第一谐振镜与第二谐振镜所在的光轴上，第二谐振镜设置成半反半透的形式，一部分激光光束在第一谐振镜与第二谐振镜进行谐振放大，一部分则从第二谐振镜出射，由光电转换模块转换成光电流。在光子标签内还设置有加密模块，一方面，该加密模块与光电转换模块电连接，有光电转换模块为加密模块进行供电；另一方面，加密模块还与第二谐振镜所在的谐振光路耦合，使用者的身份信息通过加密模块耦合至谐振光路中，并随激光光束传送至标签识别端。

采用了图1结构的智能门禁系统，光子标签不在内置电源，避免了自身发出光束导致认证信息外泄的可能；同时，光子标签与标签识别端的光通信连接是建立在谐振光束上，最大程度的避免了在发生认证信息的过程中因为散射光而造成窃取认证信息的可能性。

图2为本实用新型的智能门禁系统中的标签识别端的一实施方式。标签识别端包括沿光轴方向依次设置的泵浦源10、用于将认证信息从谐振光束中分离出来的分光器件11、第一谐振镜12、增益介质13以及安装有望远扩束镜15的面板14。从泵浦源10出射的泵浦光经过分光器件11时，并不产生分光束，而是全部通过分光器件11后，入射到第一谐振镜12上。泵浦光进一步经过增益介质13后，产生受激放大光，并经过望远扩束镜15向外发射。而当谐振光反射回到标签识别端后，经过望远扩束镜15调整，再次入射增益介质13进行放大，此后光束到达第一谐振镜12上。由于第一谐振镜具有半反半透性质，一部分的光反射回增益介质13进行放大，另一部分的光进入到分光器件11上，分光器件11将光线折向认证模块16。若从外界入射的谐振光中携带有与身份认证相关的信息，则由认证模块16进行解读，以确认其身份信息是否合法。

在图2所示的实施例中，分光器件11和认证模块16放置在泵浦源10和第一谐振镜12之间的光路上，但是本领域的技术人员应当理解的是，只要分光器件11能够从谐振光中分离出认证信息即可，例如，分光器件11和认证模块16还可以放置第一谐振镜12与增益介质13之间，或者放置在望远扩束镜15与增益介质13之间亦可。

当采用了上述图2中的标签识别端，通过光电转换的方式为光子标签进行充电，并通过与光子标签形成的谐振光路进行认证信息的传递，使得光子标签的能够省去内置的电源，还能避免在通信过程中产生的光散射引发的信息泄露问题。

对应于图2的标签识别端，本实用新型提供了如图3所示的光子标签来进行身份认证。其具体包括了具有半反半透性质的第二谐振镜22，以及设置在第二谐振镜22光路后方的光电转换模块20。在第二谐振镜22和光电转换模块20之间还设置有光耦合器件21，其用于将加密模块23采集到的认证信息耦合至谐振光中，通过第二谐振镜22一起发送至标签识别端。在该实施方式中，光子标签不需要设置电源，而是通过光电转换模块20将谐振光转换成光电流，以供应加密模块23和光耦合器件21等其他需要使用电源工作的部件进行工作。

在本实用新型的上述实施例中，需要光子标签在各个位置、方向角度上都能与标签识别端形成谐振光路，为此，需要第一谐振透镜和第二谐振透镜具备能够在任意方位都能将入射光线按照沿原路反射。为此，本实用新型提供了多个谐振透镜的可选方案。

如图4所示为第一谐振镜12的一种可实现方式。第一谐振镜12采用多块半反半透平面镜组成角反射镜阵列，即相邻的两块半反半透平面镜之间的成直角设置。当入射光束A以任意的角度入射的时候，一部分光线透过，形成透射光束B，另一部分光束经过两次反射，形成反射光束C，从光学反射定律可知，入射光束A必定与反射光束C相互平行。由于反射的光线与入射光平行，保证了光子标签在任意位置都能与标签识别端形成谐振光路，谐振光每进过一次谐振，就会经过一次增益介质的一次放大，经过多次的往返谐振后，光束的强度放大到能够携带认证信息，以及足够强度转换为光电流，供各个部件使用。

图5给出了谐振镜的另一种可实现形式。在图5所示的谐振镜中，由一块正透镜以及放置在该正透镜的焦平面上的平面镜所组成。任意角度入射的入射光束A经过正透镜折射，平面镜反射后，再次经过正透镜折射出去。由于任何从焦平面的点光源发出的光经过正透镜之后都会形成平行光，再加上光路可逆的原理可知，入射光束A必然与反射光束C相互平行。从图4的分析可知，由于反射的光线与入射光平行，保证了光子标签在任意位置都能与标签识别端形成谐振光路，谐振光每进过一次谐振，就会经过一次增益介质的一次放大，经过多次的往返谐振后，光束的强度放大到能够携带认证信息，以及足够强度转换为光电流，供各个部件使用。

上述的图4、图5中仅给出两种谐振镜的可选方案，本领域的技术人员依据入射光与反射光相互平行的需求，还可依据实际需要设计出其他的光学组合，只要其能够将入射光按照原路返回，即可作为谐振镜使用。

在本实用新型中，需要使用到增益介质来实现光放大的效果。在本实用新型中，增益介质可以选用Nd:YAG晶体，其产生的受激发射光的波长为1064nm，处于红外频段，人的肉眼无法看见，适合无线认证的需要；此外，红外频段的光束比高频段的光束的抗干扰能力强，能够有效提高认证成功率。除了Nd:YAG晶体外，Nd:YVO4晶体也是可作为增益介质的可选材料。Nd:YVO4晶体在1064nm处的受激发射截面是Nd:YAG的3倍，具有光损伤阈低，高斜率效率的优势。当然，本领域的技术人员应当理解的是，在本实用新型中并不限定特定的材料作为增益介质，只要其能够产生谐振光即可，技术人员可以依据实际需要选择合适的增益介质。

本实用新型所提供的标签识别端、光子标签可以结合网络、认证服务器等设备，形成认证网络。其结构图如图6所示。

标签识别端1固定在门4的一侧，门4由控制装置控制其开关。控制装置可以与标签识别端1连接，也可以由服务器3通过远程连接进行控制。当光子标签2与标签识别端1建立谐振光路之后，光子标签2所采集到的认证信息，例如指纹信息等，通过光信号，沿谐振光路发送至标签识别端1，标签识别端1在接收端认证信息后，通过与服务器3的连接，确认该身份信息是否合法。当确认身份信息合法后，控制装置控制门4开启。

具体的控制流程如图7所示。整个认证步骤由光子标签发起，首先光子标签被放置在标签识别端的工作区间内，光子标签与标签识别端之间形成谐振光路。基于该谐振光路，标签识别端通过谐振光为光子标签无线供电。当产生的光电流足够之后，光子标签采集认证信息，例如使用者的指纹等，并将这些认证信息通过耦合到谐振光的方式发送给标签识别端。标签识别端从谐振光中将认证信息分离出来，并通过与服务器的连接确认认证信息的合法性。当服务器确认认证信息合法后，控制门开启。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种智能光子标签系统，包括标签识别端和光子标签，其特征在于，所述标签识别端和光子标签通过谐振光束无线连接；

所述标签识别端通过所述谐振光束向所述光子标签输送光电流；所述光子标签接收所述光电流后，光子标签通过所述谐振光束向所述标签识别端发送认证信息。

2.根据权利要求1所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述标签识别端包括光源模块和第一谐振镜，所述光子标签包括第二谐振镜，所述光源模块产生光束，所述光束在所述第一谐振镜和第二谐振镜之间谐振放大，形成所述谐振光束。

3.根据权利要求2所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述光源模块包括泵浦光源和增益介质，所述泵浦光源耦合在所述第一谐振镜上，所述增益介质设置在所述第一谐振镜和所述第二谐振镜之间的光路上。

4.根据权利要求3所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述增益介质为Nd:YAG晶体或Nd:YVO4晶体。

5.根据权利要求2所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述光子标签包括光电转换模块，所述光电转换模块与所述第一谐振镜光学耦合。

6.根据权利要求5所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述光子标签还包括加密模块，所述加密模块与所述光电转换模块电连接，所述加密模块还与所述第二谐振镜光学耦合。

7.根据权利要求2所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述标签识别端还包括认证模块，所述认证模块与所述第一谐振镜光学耦合。

8.根据权利要求1所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述标签识别端包括沿光轴方向依次设置的泵浦源、用于将认证信息从谐振光束中分离出来的分光器件、第一谐振镜、增益介质以及安装有望远扩束镜的面板；所述标签识别端还包括与所述分光器件耦合的认证模块。

9.根据权利要求1所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述光子标签包括沿光轴依次设置的第二谐振镜、光耦合器件和光电转换模块；所述光子标签还包括与所述耦合器件耦合的加密模块。

10.根据权利要求2所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述第一谐振镜或第二谐振镜为角反射镜阵列。

11.根据权利要求2所述的智能光子标签系统，其特征在于，所述第一谐振镜或第二谐振镜包括正透镜和设置在所述正透镜焦平面上的半反半透镜。

12.一种智能光子门禁网络系统，包括如权利要求1-11中任一所述的标签识别端和光子标签，其特征在于，还包括与标签识别端网络连接的服务器，所述标签识别端通过所述谐振光束向所述光子标签输送光电流；所述光子标签接收所述光电流后，光子标签通过所述谐振光束向所述标签识别端发送认证信息；所述标签识别端在接收端认证信息后，通过与服务器的连接，确认该认证信息是否合法。