KR102255303B1 - 대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치 - Google Patents

대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102255303B1
KR102255303B1 KR1020140137850A KR20140137850A KR102255303B1 KR 102255303 B1 KR102255303 B1 KR 102255303B1 KR 1020140137850 A KR1020140137850 A KR 1020140137850A KR 20140137850 A KR20140137850 A KR 20140137850A KR 102255303 B1 KR102255303 B1 KR 102255303B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
authentication
layer
coupler
input coupler
output
Prior art date
Application number
KR1020140137850A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160043452A (ko
Inventor
이재숭
김진은
노영근
박연상
이장원
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020140137850A priority Critical patent/KR102255303B1/ko
Priority to US14/881,878 priority patent/US9903815B2/en
Publication of KR20160043452A publication Critical patent/KR20160043452A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102255303B1 publication Critical patent/KR102255303B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1226—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths involving surface plasmon interaction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/004—Scattering dots or dot-like elements, e.g. microbeads, scattering particles, nanoparticles
    • G02B6/0043—Scattering dots or dot-like elements, e.g. microbeads, scattering particles, nanoparticles provided on the surface of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/08—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code using markings of different kinds or more than one marking of the same kind in the same record carrier, e.g. one marking being sensed by optical and the other by magnetic means
    • G06K19/10—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code using markings of different kinds or more than one marking of the same kind in the same record carrier, e.g. one marking being sensed by optical and the other by magnetic means at least one kind of marking being used for authentication, e.g. of credit or identity cards
    • G06K19/16—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code using markings of different kinds or more than one marking of the same kind in the same record carrier, e.g. one marking being sensed by optical and the other by magnetic means at least one kind of marking being used for authentication, e.g. of credit or identity cards the marking being a hologram or diffraction grating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • G01N21/554—Attenuated total reflection and using surface plasmons detecting the surface plasmon resonance of nanostructured metals, e.g. localised surface plasmon resonance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
    • G01N21/774—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides the reagent being on a grating or periodic structure
    • G01N21/7743—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides the reagent being on a grating or periodic structure the reagent-coated grating coupling light in or out of the waveguide

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치에 관해 개시되어 있다. 개시된 인증 구조체는 표면 플라즈몬에 의한 스펙클(speckle) 패턴을 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 스펙클 패턴은 상기 대상물의 인증에 사용될 수 있다. 다른 측면에서, 개시된 인증 구조체는 서로 이격된 입력 커플러(input coupler)와 출력 커플러(output coupler)를 포함할 수 있고, 상기 출력 커플러는 상기 입력 커플러로부터 가이드된 가간섭성파(coherent wave)에 의해 간섭 패턴을 출력하도록 구성될 수 있다. 상기 가간섭성파는 표면 플라즈몬을 포함할 수 있고, 상기 간섭 패턴은 스펙클 패턴을 포함할 수 있다.

Description

대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치{Authentication structure and method for authenticating object and device adopting the same}
대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치에 관한 것이다.
물리적 복제방지 기능(physical unclonable function)(PUF)은 보안 목적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 스마트 카드나 메모리 스틱, 저장 매체 또는 칩 등의 기기(제품)에 PUF를 적용하는 것은 상기 기기(제품)의 복제를 불가능하게 만드는 것을 의미할 수 있다.
PUF의 기본 개념은 공정 중에 생기는 미세한 차이를 개별소자의 정체성/독자성(identity)으로 활용하는 것일 수 있다. 구체적인 예로, 유리구슬들을 랜덤(random)하게 흩뿌려 만든 토큰(token)에 광을 조사하면 독특한 무늬가 나타나게 된다. 유리구슬을 흩뿌렸기 때문에 모든 토큰(token)에서 유리구슬의 배치가 랜덤(random)하고, 동일한 토큰(token)을 만드는 것은 물리적으로 불가능하다. 따라서, 각각의 토큰(token)으로부터 서로 다른 무늬가 나타나고, 이는 개인의 지문과 마찬가지로, 각각의 토큰(token) 또는 토큰이 설치된 제품에 고유한 정체성/독자성(unique identity)을 부여하게 된다. 이러한 정체성/독자성(identity)을 확인하는 것을 인증(authentication)이라 한다.
그런데 유리구슬들을 흩뿌려 만든 토큰(token)을 이용하는 경우, 토큰에 광을 조사하는 방향과 토큰 및 검출기의 위치에 따라 나타나는 이미지가 달라지는 문제가 있다. 또한, 토큰의 사이즈가 크고, 비교적 큰 측정 시스템(즉, bulky measurement system)을 사용해야 한다. 따라서, 이러한 방법은 대중화/상용화되기 어려울 수 있다.
대상물을 인증하는데 사용될 수 있는 인증 구조체(보안 구조체)를 제공한다.
우수한 안정성/신뢰성을 갖는 인증 구조체를 제공한다.
작은 사이즈로 제조될 수 있는 인증 구조체를 제공한다.
다양한 대상물에 용이하게 적용될 수 있는 인증 구조체를 제공한다.
상기 인증 구조체를 포함하는 장치/시스템을 제공한다.
대상물을 인증하는 방법을 제공한다. 상기 인증 구조체를 이용해서 대상물을 인증하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면(aspect)에 따르면, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(authentication structure)에 있어서, 상기 인증 구조체는 표면 플라즈몬에 의한 스펙클(speckle) 패턴을 출력하도록 구성되고, 상기 스펙클 패턴은 상기 대상물의 인증에 사용되는 인증 구조체가 제공된다.
상기 인증 구조체는 입사광에 의해 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 입력 커플러(input coupler); 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 출력 커플러(output coupler); 및 상기 입력 커플러에서 발생된 상기 표면 플라즈몬을 상기 출력 커플러로 전달하는 도파관(waveguide);을 포함할 수 있다.
상기 인증 구조체는 단층 또는 다층 구조의 층구조체를 포함할 수 있고, 상기 층구조체의 제1 영역에 상기 입력 커플러가 구비될 수 있으며, 상기 층구조체의 제2 영역에 상기 출력 커플러가 구비될 수 있다.
상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 층구조체의 수평 방향(in-plane direction)으로 상호 이격될 수 있다.
상기 입력 커플러는 상기 층구조체의 제1 영역에 형성된 슬릿(slit) 및/또는 슬롯(slot)을 포함할 수 있다.
상기 출력 커플러는 상기 층구조체의 제2 영역에 형성된 광학적 산란체(optical scatterer)를 포함할 수 있다.
상기 광학적 산란체는 슬릿(slit), 슬롯(slot), 구형요소(spherical element) 및 막대형요소(rod-type element) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광학적 산란체는 복수의 산란요소를 포함할 수 있고, 상기 복수의 산란요소는 나노스케일(nanoscale) 내지 마이크로스케일(microscale)을 가질 수 있다.
상기 인증 구조체는 금속막을 포함할 수 있고, 상기 금속막의 제1 영역에 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 입력 커플러가 구비될 수 있으며, 상기 금속막의 제2 영역에 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 출력 커플러가 구비될 수 있다.
상기 인증 구조체는 금속막 및 유전막을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있고, 상기 다층 구조의 제1 영역에 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 입력 커플러가 구비될 수 있으며, 상기 다층 구조의 제2 영역에 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 출력 커플러가 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 유전막은 상기 금속막 상에 형성되어 상기 금속막을 보호할 수 있다. 또는, 상기 금속막이 상기 유전막 상에 형성될 수 있다.
상기 인증 구조체는 제1 금속막, 제2 금속막 및 이들 사이에 유전막을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있고, 상기 다층 구조의 제1 영역에 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 입력 커플러가 구비될 수 있으며, 상기 다층 구조의 제2 영역에 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 출력 커플러가 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 금속막 상에 상기 유전막과 상기 제2 금속막이 순차로 구비될 수 있고, 상기 입력 커플러는 상기 제1 금속막 및 상기 유전막 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
상기 인증 구조체는 제1 유전막, 제2 유전막 및 이들 사이에 금속막을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있고, 상기 다층 구조의 제1 영역에 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 입력 커플러가 구비될 수 있다. 상기 다층 구조의 제2 영역에 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 출력 커플러가 구비될 수 있다.
상기 인증 구조체는 상기 대상물 상에 형성될 수 있고, 선택적으로(optionally), 상기 인증 구조체와 상기 대상물 사이에 기판이 더 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 대상물 상에 구비된 전술한 인증 구조체(authentication structure); 및 상기 인증 구조체에 대응하는 광학적 픽업 유닛(optical pickup unit);을 포함하는 인증 장치가 제공된다.
상기 광학적 픽업 유닛은 상기 인증 구조체의 입력 커플러에 표면 플라즈몬 발생을 위한 입사광을 조사하는 광원; 및 상기 인증 구조체의 출력 커플러에서 출력되는 스펙클(speckle) 패턴을 검출하는 검출기;를 포함할 수 있다.
상기 광원 및 검출기는 상기 인증 구조체에 대하여 동일한 방향에 위치할 수 있다.
상기 광원 및 검출기는 상기 인증 구조체에 대하여 서로 다른 방향에 위치할 수 있다.
상기 광원은 레이저 소스(laser source)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 인증 구조체를 포함하는 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(authentication structure)를 포함하는 장치에 있어서, 상기 인증 구조체는 서로 이격된 입력 커플러(input coupler)와 출력 커플러(output coupler) 및 이들 사이에 구비된 도파관(waveguide)을 포함하고, 상기 출력 커플러는 상기 입력 커플러에서 상기 출력 커플러로 가이드된 가간섭성파(coherent wave)에 의해 간섭 패턴을 출력하도록 구성된 장치가 제공된다.
상기 가간섭성파(coherent wave)는 표면 플라즈몬(surface plasmon)을 포함할 수 있다.
상기 간섭 패턴은 스펙클(speckle) 패턴을 포함할 수 있다.
상기 인증 구조체는 단층 또는 다층 구조의 층구조체를 포함할 수 있다.
상기 층구조체의 제1 영역에 상기 입력 커플러가 구비될 수 있다.
상기 층구조체의 제2 영역에 상기 출력 커플러가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 대상물을 인증하기 위한 인증 방법(authentication method)에 있어서, 표면 플라즈몬에 의한 스펙클(speckle) 패턴을 생성하고, 상기 스펙클 패턴을 검출함으로써 대상물을 인증하는 인증 방법이 제공된다.
상기 인증 방법은 서로 이격된 입력 커플러(input coupler)와 출력 커플러(output coupler) 및 이들 사이에 도파관(waveguide)을 구비하는 인증 구조체를 사용하여 수행할 수 있다.
상기 인증 방법은 상기 입력 커플러에서 표면 플라즈몬을 발생시키는 단계; 및 상기 입력 커플러로부터 전달된 표면 플라즈몬에 의해 상기 출력 커플러에서 출력되는 상기 스펙클(speckle) 패턴을 검출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 입력 커플러에서 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 단계는 상기 입력 커플러에 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 광은 레이저(laser)를 포함할 수 있다.
상기 광을 조사하기 위한 광원과 상기 스펙클(speckle) 패턴을 검출하기 위한 검출기는 상기 인증 구조체에 대하여 동일한 방향에 위치할 수 있다.
상기 광을 조사하기 위한 광원과 상기 스펙클(speckle) 패턴을 검출하기 위한 검출기는 상기 인증 구조체에 대하여 서로 다른 방향에 위치할 수 있다.
우수한 안정성/신뢰성을 갖는 인증 구조체(보안 구조체)를 구현할 수 있다. 물리적 공격에 강한 인증 구조체를 구현할 수 있다. 제조가 용이하고 또한 매우 작은 사이즈로 제조될 수 있는 인증 구조체를 구현할 수 있다. 다양한 분야/대상물에 용이하게 적용될 수 있는 인증 구조체를 구현할 수 있다. 상기 인증 구조체를 포함하는 장치/시스템을 구현할 수 있다. 상기 인증 구조체를 이용한 인증 방법을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(authentication structure)를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 실시예에서 입사광의 조사 방향을 변화시킨 경우를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 도 1의 인증 구조체가 가질 수 있는 평면 구조를 예시적으로 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3의 변형예를 보여주는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체를 보여주는 단면도이다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체에 사용될 수 있는 다양한 출력 커플러(output coupler)를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 것으로, 인증 구조체와 대상물 사이의 위치 관계를 보여주는 단면도이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 것으로, 인증 구조체 상에 보호층을 적용한 경우를 보여주는 단면도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 장치(authentication apparatus)를 보여주는 단면도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인증 장치를 보여주는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인증 장치를 보여주는 단면도이다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인증 장치를 보여주는 단면도이다.
도 25는 비교예에 따른 PUF 구조체(physical unclonable function structure)를 보여주는 사시도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 구조체의 동작에 있어서 입사광의 각도의 영향을 설명하기 위한 단면도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 방법(authentication method)을 설명하기 위한 흐름도(flowchart)이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(authentication structure)(100A)를 보여주는 단면도이다. 인증 구조체(100A)는 인증 토큰(authentication token), PUF 토큰(physical unclonable function token) 또는 PUF 구조체(physical unclonable function structure)라고 할 수도 있다. 또한, 인증 구조체(100A)는 광학적(optical) 인증 구조체라고 할 수 있다. 또한, 인증 구조체(100A)는 일종의 보안 소자(security device)라고 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 인증 구조체(100A)는 표면 플라즈몬(surface plasmon)(P10)에 의한 스펙클 패턴(speckle pattern)(S10)을 출력하도록 구성될 수 있다. 스펙클 패턴(SK10)을 검출함으로써, 인증 구조체(100A)가 형성된 대상물(object)의 정체성/독자성(identity)을 확인할 수 있다. 다시 말해, 스펙클 패턴(S10)은 대상물의 인증에 사용될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 보다 상세히 설명한다.
인증 구조체(100A)는 입력 커플러(input coupler)(IN10) 및 출력 커플러(output coupler)(OUT10)를 포함할 수 있다. 입력 커플러(IN10)는 입사광(L10)에 의해 표면 플라즈몬(P10)을 발생시키는 역할을 할 수 있다. 입사광(L10)은 간섭광(coherent light)일 수 있다. 예컨대, 입사광(L10)은 레이저(laser)일 수 있다. 출력 커플러(OUT10)는 표면 플라즈몬(P10)에 의한 스펙클 패턴(S10)을 발생/출력하는 역할을 할 수 있다. 즉, 출력 커플러(OUT10)에서 표면 플라즈몬(P10)에 의한 스펙클 패턴(S10)이 발생/출력될 수 있다. 인증 구조체(100A)는 입력 커플러(IN10)에서 발생된 표면 플라즈몬(P10)을 출력 커플러(OUT10)로 전달(가이드)하는 도파관(waveguide)(WG10)을 포함할 수 있다. 도파관(WG10)은 광도파관(optical waveguide)이라 할 수 있고, 입력 커플러(IN10)과 출력 커플러(OUT10) 사이에 배치될 수 있다.
인증 구조체(100A)는 단층 또는 다층 구조의 층구조체(LS10)를 포함할 수 있다. 여기서는, 층구조체(LS10)가 단층 구조를 갖는 경우가 도시되어 있다. 층구조체(LS10)는 하나의 금속막(metal film or metal slab)일 수 있다. 층구조체(LS10)는, 예컨대, 수 nm 내지 수 mm 정도의 두께, 또는, 수십 nm 내지 수백 nm 정도의 두께를 가질 수 있다. 층구조체(LS10)가 금속인 경우, 층구조체(LS10)에 접한 공기층(air layer)이 일종의 유전층과 같은 역할을 할 수 있다. 혹은, 층구조체(LS10) 상에 유전 물질로 형성된 보호층(미도시)이 더 구비될 수도 있다. 층구조체(LS10)의 제1 영역에 입력 커플러(IN10)가 구비될 수 있고, 층구조체(LS10)의 제2 영역에 출력 커플러(OUT10)가 구비될 수 있다. 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 층구조체(LS10)의 수평 방향(in-plane direction), 예컨대, 도면상 X축 방향으로 상호 이격될 수 있다. 다시 말해, 입력 커플러(IN10)와 출력 커플러(OUT10)는 층구조체(LS10)의 수평 방향으로 상호 이격될 수 있다.
입력 커플러(IN10)는 층구조체(LS10)의 상기 제1 영역에 형성된 슬릿(slit) 및/또는 슬롯(slot)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 슬릿 또는 슬롯이 입력 커플러(IN10)에 형성될 수 있다. 여기서, 슬릿과 슬롯은 모두 가늘고 긴 홈/개구부를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 슬릿과 슬롯은 홈의 크기와 깊이 등에 의해 구분되는 것으로 여겨질 수 있다. 예컨대, 본 명세서에서 '슬릿'이라는 용어는 '슬롯'보다 사이즈가 크고 깊이가 깊은 홈을 의미할 수 있다. 그러나, 슬릿과 슬롯 사이에 이들을 구분 짓는 명확한 경계/기준이 존재하는 것은 아니며, 이들은 상호 포괄적인 용어일 수 있다. 슬릿 및 슬롯은 입력 커플러(IN10)가 가질 수 있는 구조의 일례에 불과하다. 입력 커플러(IN10)의 구성/구조는 다양하게 변화될 수 있다. 입사광(L10)으로부터 표면 플라즈몬(P10)을 발생시킬 수 있는 구조라면 어떤 구조이든 입력 커플러(IN10)로 사용될 수 있다. 예컨대, 층구조체(LS10)에 어떠한 불연속적인 영역이 있다면, 이러한 영역이 입력 커플러(IN10)로 사용될 수 있다. 또한, 입력 커플러(IN10)가 소정의 개구부 또는 홈을 갖는 경우, 상기 개구부 또는 홈 내에 소정의 물질이 채워질 수도 있다. 상기한 물질은 층구조체(LS10)의 물질(ex, 금속)과 다른 물질일 수 있다. 또한, 입력 커플러(IN10)의 구조/크기/패턴 등은 입사광(L10)의 조건(파장, 주파수 등)에 따라 적절히 선택 또는 최적화될 수 있다.
출력 커플러(OUT10)는 층구조체(LS10)의 상기 제2 영역에 형성된 광학적 산란체(optical scatterer)를 포함할 수 있다. 상기 광학적 산란체는, 예컨대, 슬릿(slit), 슬롯(slot), 구형요소(spherical element), 막대형요소(rod-type element) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서는, 복수의 슬릿 및/또는 슬롯이 형성된 구조가 도시되어 있다. 그러나, 상기 광학적 산란체의 구체적인 구조는 슬릿, 슬롯, 구형요소, 막대형요소에 한정되지 않고 다양하게 변화될 수 있다. 상기 광학적 산란체의 슬릿, 슬롯, 구형요소, 막대형요소 등의 스케일(폭/사이즈)은 나노스케일(nanoscale) 내지 마이크로스케일(microscale)일 수 있다. 상기 광학적 산란체가 복수의 산란요소를 포함하는 경우, 상기 복수의 산란요소는 나노스케일(nanoscale) 내지 마이크로스케일(microscale)을 가질 수 있다. 여기서, 상기 나노스케일은, 예컨대, 1 nm 내지 수백 nm 정도의 크기를 의미할 수 있고, 상기 마이크로스케일은, 예컨대, 1 ㎛ 내지 수백 ㎛ 정도의 크기를 의미할 수 있다. 또한, 상기 복수의 산란요소는 랜덤(random)한 크기 및 형태, 즉, 불균일한 크기 및 형태를 가질 수 있다. 또한, 출력 커플러(OUT10)가 적어도 하나의 개구부 또는 홈을 갖는 경우, 상기 개구부 또는 홈 내에 소정의 물질이 채워질 수도 있다. 상기한 물질은 층구조체(LS10)의 물질(ex, 금속)과 다른 물질일 수 있다.
본 실시예에서 인증 구조체(100A)는 소정의 기판(SUB10) 상에 구비될 수 있다. 즉, 인증 구조체(100A)의 층구조체(LS10)는 기판(SUB10) 상에 형성될 수 있다. 기판(SUB10)은 유리나 사파이어(sapphire)와 같은 투명한 기판일 수 있지만, 반투명 또는 불투명 기판일 수도 있다. 기판(SUB10)은 인증 구조체(100A)의 일부로 여겨질 수도 있다. 즉, 인증 구조체(100A)가 기판(SUB10) 및 층구조체(LS10)를 포함한다고 할 수도 있다. 그러나, 기판(SUB10) 없이, 대상물(미도시) 상에 층구조체(LS10), 즉, 인증 구조체(100A)를 직접 형성할 수도 있다. 이때, 상기 대상물은 소정의 기기/소자/제품일 수 있다. 다시 말해, 도 1에서 기판(SUB10)은 소정의 대상물로 대체될 수 있다.
도 1에서는 입사광(L10)이 층구조체(LS10)의 위쪽에서 입력 커플러(IN10)로 조사되는 경우를 도시하였지만, 입사광(L10)의 조사 방향은 달라질 수 있다. 그 일례가 도 2에 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 입사광(L10)은 층구조체(LS10)의 아래쪽에서 입력 커플러(IN10)로 조사될 수 있다. 이때, 기판(SUB10)은 입사광(L10)에 대하여 투명하거나 반투명할 수 있다.
도 1 및 도 2와 같은 구조에서 입력 커플러(IN10)에 입사광(L10)이 조사되면, 층구조체(LS10)의 표면에서 표면 플라즈몬(P10)이 발생되고, 표면 플라즈몬(P10)이 출력 커플러(OUT10)로 전달될 수 있다. 여기서, 입사광(L10)은 간섭광(coherent light)일 수 있고, 표면 플라즈몬(P10)은 가간섭성파(coherent wave)일 수 있다. 입력 커플러(IN10)에서 출력 커플러(OUT10)로 전달된 표면 플라즈몬(P10)은 출력 커플러(OUT10)에서 간섭성(coherence)을 갖는 전자기파로 변환되어 층구조체(LS10) 외부로 방출될 수 있다. 이때, 출력 커플러(OUT10)가 나노스케일 내지 마이크로스케일의 산란체(scatterer)로 구성되어 있다면, 상기한 간섭성(coherence)을 갖는 전자기파는 스펙클 패턴(S10)을 형성할 수 있다. 출력 커플러(OUT10)의 산란체는 물리적 복제방지 기능(physical unclonable function)(PUF)을 가질 수 있고, 출력되는 스펙클 패턴(S10)은 고유한 정체성/독자성(unique identity)을 가질 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 2와 같은 구조는 소정의 대상물에 대하여 사람의 지문과 같은 '인증 구조'로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 도 1의 인증 구조체(100A)가 가질 수 있는 평면 구조를 예시적으로 보여주는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 층구조체(LS10)의 제1 영역에 입력 커플러(IN10)가 구비될 수 있고, 상기 제1 영역과 이격된 제2 영역에 출력 커플러(OUT10)가 구비될 수 있다. 입력 커플러(IN10)는, 예컨대, 슬릿 및/또는 슬롯을 포함할 수 있다. 출력 커플러(OUT10)는 복수의 산란요소를 포함할 수 있고, 상기 복수의 산란요소는, 예컨대, 슬릿, 슬롯, 구형요소, 막대형요소 등일 수 있다. 여기서는, 출력 커플러(OUT10)가 복수의 슬릿 및/또는 슬롯을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 출력 커플러(OUT10)의 구체적인 구조는 다양하게 변화될 수 있다. 도 3에 도시된 인증 구조체(100A)의 평면 구조는 예시적인 것에 불과하고, 이는 매우 다양하게 변화될 수 있다.
도 4는 입력 커플러(IN10')가 복수의 슬릿(또는 슬롯)을 포함하는 경우를 보여준다. 상기 복수의 슬릿은 균일한 형태를 가질 수 있지만, 그렇지 않을 수도 있다. 즉, 형태 및 사이즈가 다른 복수의 슬릿이나 슬롯을 입력 커플러(IN10')로 사용할 수도 있다. 그 밖에도 입력 커플러(IN10')의 구성은 매우 다양하게 변화될 수 있다. 도 4에서 참조번호 LS10'는 입력 커플러(IN10')와 출력 커플러(OUT10)를 포함하는 층구조체를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(100B)를 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 인증 구조체(100B)는 다층 구조의 층구조체(LS11)를 포함할 수 있다. 층구조체(LS11)는 금속막(M11) 및 유전막(D11)을 포함할 수 있다. 금속막(M11) 상에 유전막(D11)이 구비될 수 있다. 유전막(D11)은 금속막(M11)의 상면을 커버할 수 있고, 금속막(M11)에 대한 보호막으로 작용할 수 있다. 유전막(D11)에 의해 금속막(M11)의 부식 및 손상이 방지될 수 있다. 유전막(D11)은 인증 구조체(100B)의 최종층(final layer)일 수 있다.
층구조체(LS11)의 제1 영역에 입력 커플러(IN11)가 구비될 수 있고, 층구조체(LS11)의 제2 영역에 출력 커플러(OUT11)가 구비될 수 있다. 입력 커플러(IN11)는, 예컨대, 금속막(M11)에 형성된 슬릿 및/또는 슬롯을 포함할 수 있다. 출력 커플러(OUT11)는 금속막(M11) 및 유전막(D11) 중 적어도 하나에 형성된 광학적 산란체를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 출력 커플러(OUT11)가 복수의 구형요소(spherical element)를 포함하는 경우가 도시되어 있다. 이때, 상기 복수의 구형요소는 불균일한 크기를 가질 수 있고 랜덤(random)하게 배치될 수 있다. 층구조체(LS11)에서 입력 커플러(IN11)와 출력 커플러(OUT11) 사이의 영역은 도파관(waveguide)(WG11)일 수 있다.
입력 커플러(IN11)에 입사광(L11)이 조사되면, 입사광(L11)에 의해 입력 커플러(IN11)에서 표면 플라즈몬(P11)이 발생할 수 있고, 표면 플라즈몬(P11)은 도파관(WG11)을 통해 출력 커플러(OUT11)로 전달될 수 있다. 표면 플라즈몬(P11)에 의해 출력 커플러(OUT11)에서 스펙클 패턴(S11)이 발생/출력될 수 있다. 입사광(L11)은 간섭광(coherent light), 예컨대, 레이저일 수 있고, 표면 플라즈몬(P11)은 가간섭성파(coherent wave)일 수 있다. 본 실시예에서는 금속막(M11)과 유전막(D11)을 사용하기 때문에, 표면 플라즈몬(P11)은 금속막(M11)과 유전막(D11) 사이의 계면을 통해 전달될 수 있고, 표면 플라즈몬(P11)의 전달 효율이 개선될 수 있다.
도 5에 도시된 입력 커플러(IN11)와 출력 커플러(OUT11)의 구성은 예시적인 것이고, 이들은 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, 입력 커플러(IN11)는 금속막(M11)이 아닌 유전막(D11)에 형성되거나, 금속막(M11) 및 유전막(D11) 모두에 형성될 수도 있다. 또한, 입력 커플러(IN11)가 슬릿이나 슬롯과 같은 개구부 또는 홈을 포함하는 경우, 상기 개구부 또는 홈은 소정의 물질로 채워질 수 있다. 예컨대, 금속막(M11)에 개구부나 홈이 형성된 경우, 이는 금속막(M11)과 굴절률이 다른 물질(ex, 유전 물질)로 채워질 수 있다. 유전막(D11)에 개구부나 홈이 형성된 경우, 이는 유전막(D11)과 굴절률이 다른 물질로 채워질 수 있다. 한편, 출력 커플러(OUT11)는 금속막(M11) 및 유전막(D11) 중 어느 하나에 형성될 수 있고, 복수의 구형요소(spherical element)가 아닌 다른 구성(예컨대, 슬릿, 슬롯, 막대형요소)을 갖거나, 여러 구성이 혼합된 구조를 가질 수도 있다. 또한, 도 5에서는 입사광(L11)이 층구조체(LS11)의 아래쪽에서 입력 커플러(IN11)로 입사되는 경우를 도시하였지만, 입사광(L11)은 층구조체(LS11)의 위쪽에서 입력 커플러(IN11)로 입사될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 5의 구조에서 금속층(M11)과 유전층(D11)의 위치가 뒤바뀔 수도 있다. 그 일례가 도 6에 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 인증 구조체(100C)는 다층 구조의 층구조체(LS12)를 포함할 수 있고, 층구조체(LS12)는 유전막(D12)과 금속막(M12)을 포함할 수 있다. 유전막(D12) 상에 금속막(M12)이 구비될 수 있다. 층구조체(LS12)의 제1 영역에 입력 커플러(IN12)가 구비될 수 있고, 제2 영역에 출력 커플러(OUT12)가 구비될 수 있으며, 입력 커플러(IN12)와 출력 커플러(OUT12) 사이에 도파관(waveguide)(WG12)이 구비될 수 있다. 입력 커플러(IN12)와 출력 커플러(OUT12)의 구성은 각각 도 5의 그것과 유사할 수 있다. 또한, 입력 커플러(IN12)와 출력 커플러(OUT12)는 도 5에서 설명한 바와 유사하게 다양한 변형 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서 입사광(L12)은 층구조체(LS12)이 위쪽 또는 아래쪽에서 입력 커플러(IN12)로 조사될 수 있다. 여기서는, 입사광(L12)이 층구조체(LS12) 위쪽에서 조사되는 경우가 도시되어 있다. 입사광(L12)에 의해 입력 커플러(IN12)에서 표면 플라즈몬(P12)이 발생할 수 있고, 출력 커플러(IN12)로 전달된 표면 플라즈몬(P12)에 의해 스펙클 패턴(S12)이 발생/출력될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(100D)를 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 인증 구조체(100D)는 다층 구조의 층구조체(LS13)를 포함할 수 있다. 층구조체(LS13)는 제1 금속막(M13), 유전막(D13) 및 제2 금속막(M23)을 포함할 수 있다. 제1 금속막(M13)과 제2 금속막(M23) 사이에 유전막(D13)이 구비될 수 있다. 유전막(D13)은 절연막일 수 있다. 따라서, 인증 구조체(100D)는 MIM(metal-insulator-metal) 구조를 갖는다고 할 수 있다.
층구조체(LS13)의 제1 영역에 입력 커플러(IN13)가 구비될 수 있고, 층구조체(LS13)의 제2 영역에 출력 커플러(OUT13)가 구비될 수 있다. 입력 커플러(IN13)는 제1 금속막(M13)과 유전막(D13) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 여기서는, 입력 커플러(IN13)가 제1 금속막(M13)에 형성된 경우가 도시되어 있다. 입력 커플러(IN13)는, 예컨대, 슬릿 및/또는 슬롯을 포함할 수 있다. 입력 커플러(IN13)에 대응하는 제2 금속막(M23) 영역은 연속된 층 구조를 갖고 입력 커플러(IN13)의 상부를 덮을 수 있다. 출력 커플러(OUT13)는 제1 금속막(M13), 유전막(D13) 및 제2 금속막(M23) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 출력 커플러(OUT13)가 제2 금속막(M23)에 형성된 경우가 도시되어 있다. 출력 커플러(OUT13)는 광학적 산란체를 포함할 수 있고, 상기 광학적 산란체는, 예컨대, 복수의 슬릿이나 슬롯을 포함할 수 있다. 층구조체(LS13)에서 입력 커플러(IN13)와 출력 커플러(OUT13) 사이의 영역은 도파관(waveguide)(WG13)일 수 있다.
입력 커플러(IN13)에 입사광(L13)이 조사되면, 입사광(L13)에 의해 입력 커플러(IN13)에서 표면 플라즈몬(P13)이 발생할 수 있고, 표면 플라즈몬(P13)은 도파관(WG13)을 통해 출력 커플러(OUT13)로 전달될 수 있다. 표면 플라즈몬(P13)에 의해 출력 커플러(OUT13)에서 스펙클 패턴(S13)이 발생/출력될 수 있다. 입사광(L13)은 간섭광(coherent light), 예컨대, 레이저일 수 있고, 표면 플라즈몬(P13)은 가간섭성파(coherent wave)일 수 있다. 도면에는 표면 플라즈몬(P13)이 유전막(D13) 내에서 전파되는 것으로 도시하였지만, 실제, 표면 플라즈몬(P13)은 제1 금속막(M13)과 유전막(D13) 사이의 계면 및 제2 금속막(M23)과 유전막(D13) 사이의 계면을 통해 주로 이동할 수 있다.
본 실시예에서는 제2 금속막(M23)이 입력 커플러(IN13)의 상부를 막고 있기 때문에, 입력 커플러(IN13) 위쪽으로 제2 금속막(M23)을 통해 입사광(L13)이 투과되는 현상이 억제 또는 방지될 수 있다. 따라서, 입력 커플러(IN13) 위쪽의 제2 금속막(M23)을 투과한 광(투과광)에 의해 스펙클 패턴(S13)이 영향을 받는 문제가 방지 또는 최소화될 수 있다.
도 7에 도시된 입력 커플러(IN13)와 출력 커플러(OUT13)의 구성은 예시적인 것이고, 이들은 다양하게 변화될 수 있다. 이는 도 5 및 도 6에서 입력 커플러(IN11, IN12) 및 출력 커플러(OUT11, OUT12)에 대하여 설명한 바와 유사할 수 있다. 또한, 도 7에서 입력 커플러(IN13)는 제1 금속막(M13)이 아닌 제2 금속막(M23) 영역에 형성될 수도 있다. 그에 따라, 입사광(L13)의 입사 방향도 달라질 수 있다. 입사광(L13)은 층구조체(LS13)의 위쪽에서 입력 커플러(IN13)로 입사될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(100E)를 보여주는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 인증 구조체(100E)는 다층 구조의 층구조체(LS14)를 포함할 수 있다. 층구조체(LS14)는 제1 유전막(D14), 금속막(M14) 및 제2 유전막(D24)을 포함할 수 있다. 제1 유전막(D14)과 제2 유전막(D24) 사이에 금속막(M14)이 구비될 수 있다. 제1 및 제2 유전막(D14, D24)은 절연막일 수 있다. 따라서, 인증 구조체(100E)는 IMI(insulator-metal-insulator) 구조를 갖는다고 할 수 있다.
층구조체(LS14)의 제1 영역에 입력 커플러(IN14)가 구비될 수 있고, 층구조체(LS14)의 제2 영역에 출력 커플러(OUT14)가 구비될 수 있다. 입력 커플러(IN14)는 제1 유전막(D14), 금속막(M14) 및 제2 유전막(D24) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 여기서는, 입력 커플러(IN14)가 제2 유전막(D24)에 형성된 경우가 도시되어 있다. 입력 커플러(IN14)는, 예컨대, 슬릿 및/또는 슬롯을 포함할 수 있다. 출력 커플러(OUT14)는 제1 유전막(D14), 금속막(M14) 및 제2 유전막(D24) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 여기서는, 출력 커플러(OUT14)가 금속막(M14) 및 제2 유전막(D24)에 형성된 경우가 도시되어 있다. 출력 커플러(OUT14)는 광학적 산란체를 포함할 수 있고, 상기 광학적 산란체는 슬릿, 슬롯, 구형요소, 막대형요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서는, 상기 광학적 산란체가 복수의 구형요소를 포함하는 경우가 도시되어 있다. 상기 복수의 구형요소는 불균일한 크기를 가질 수 있고 랜덤(random)하게 배치될 수 있다. 층구조체(LS13)에서 입력 커플러(IN14)와 출력 커플러(OUT14) 사이의 영역은 도파관(waveguide)(WG14)일 수 있다.
입사광(L14)에 의해 입력 커플러(IN14)에서 표면 플라즈몬(P14)이 발생할 수 있고, 표면 플라즈몬(P14)은 도파관(WG14)을 통해 출력 커플러(OUT14)로 전달될 수 있다. 표면 플라즈몬(P14)에 의해 출력 커플러(OUT14)에서 스펙클 패턴(S14)이 발생/출력될 수 있다. 입사광(L14)은 간섭광(coherent light), 예컨대, 레이저일 수 있고, 표면 플라즈몬(P14)은 가간섭성파(coherent wave)일 수 있다. 도면에는 표면 플라즈몬(P14)이 금속막(M14) 내에서 전파되는 것으로 도시하였지만, 실제, 표면 플라즈몬(P14)은 제1 유전막(D14)과 금속막(M14) 사이의 계면 및 제2 유전막(D24)과 금속막(M14) 사이의 계면을 통해 주로 이동할 수 있다.
본 실시예에서는 입사광(L14)이 층구조체(LS14)의 위쪽에서 입력 커플러(IN14)로 조사될 수 있다. 스펙클 패턴(S14)은 층구조체(LS14)의 위쪽에서 검출될 수 있다. 따라서, 입사광(L14)을 발생시키는 광원(미도시)과 스펙클 패턴(S14)을 검출하는 검출기(미도시)는 인증 구조체(100E)에 대하여 동일한 방향에 위치할 수 있다. 그러나, 입사광(L14)의 조사 방향은 달라질 수 있다. 예컨대, 입사광(L14)은 층구조체(LS14)의 아래쪽에서 입력 커플러(IN14)로 조사될 수도 있다.
도 8에 도시된 입력 커플러(IN14)와 출력 커플러(OUT14)의 구성은 예시적인 것이고, 이들은 다양하게 변화될 수 있다. 이는 도 5 내지 도 7에서 입력 커플러(IN11∼IN13) 및 출력 커플러(OUT11∼OUT13)에 대하여 설명한 바와 유사할 수 있다. 또한, 도 8의 구조에서 제1 유전막(D14) 또는 제2 유전막(D24)은 구비되지 않을 수도 있다. 제2 유전막(D24)이 없는 경우, 입력 커플러(IN14)는 제1 유전막(D14) 및/또는 금속막(M14)에 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 8의 구조에서 각각의 금속막(M11, M12, M13, M14, M23)은, 예컨대, 수 nm 내지 수 mm 정도의 두께, 또는, 수십 nm 내지 수백 nm 정도의 두께를 가질 수 있다. 또한, 각각의 유전막(D11, D12, D13, D14, D24)은, 예컨대, 수 nm 이상의 두께를 가질 수 있다.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체에 사용될 수 있는 다양한 출력 커플러(output coupler)를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 출력 커플러(OUT1)는 제1층(a1) 및 제2층(b1)을 포함할 수 있고, 제1층(a1) 내에 복수의 구형요소(spherical element)(S1)가 구비될 수 있다.
도 10을 참조하면, 출력 커플러(OUT2)는 제1층(a2) 및 제2층(b2)을 포함할 수 있고, 제2층(b2) 내에 복수의 구형요소(S2)가 구비될 수 있다.
도 11을 참조하면, 출력 커플러(OUT3)는 제1층(a3) 및 제2층(b3)을 포함할 수 있고, 제1층(a3) 내에 복수의 구형요소(S3)가 구비될 수 있으며, 복수의 구형요소(S3) 중 적어도 일부는 제2층(b3)으로 돌출될 수 있다.
도 12를 참조하면, 출력 커플러(OUT4)는 제1층(a4) 및 제2층(b4)을 포함할 수 있고, 제1층(a4) 내에 복수의 제1 구형요소(S41)가 구비될 수 있으며, 제2층(b4) 내에 복수의 제2 구형요소(S42)가 구비될 수 있다. 이때, 복수의 제1 구형요소(S41) 중 적어도 일부는 제2층(b4)으로 돌출될 수 있다.
도 13을 참조하면, 출력 커플러(OUT5)는 제1층(a5) 및 제2층(b5)을 포함할 수 있고, 제1층(a5) 내에 복수의 구형요소(S5)가 구비될 수 있으며, 제2층(b5)에 복수의 슬롯(T5)이 구비될 수 있다.
도 14를 참조하면, 출력 커플러(OUT6)는 제1층(a6) 및 제2층(b6)을 포함할 수 있고, 제1층(a6) 내에 복수의 제1 구형요소(S61)가 구비될 수 있으며, 제2층(b6) 내에 복수의 제2 구형요소(S62)가 구비될 수 있다. 또한, 제2층(b6)에 복수의 슬롯(T6)이 구비될 수 있다. 도 13 및 도 14의 구조는 구형요소(spherical element)와 슬롯(slot)이 혼합된 구조라고 할 수 있다.
도 9 내지 도 14에서는 두 개의 물질층(a1∼a6, b1∼b6) 내에 구형요소 또는 구형요소와 슬릿을 함께 구비시킴으로써 출력 커플러(OUT1∼OUT6)를 구성한 경우에 대해서 도시하고 설명하였지만, 이러한 구조는 예시적인 것이고 그 밖에도 다양한 구조가 가능할 수 있다. 예컨대, 단층 구조 또는 3층 이상의 다층 구조 내에 막대형요소(rod-type element), 구형요소, 슬릿, 슬롯 등을 다양하게 조합하여 출력 커플러를 구성할 수 있다.
도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 인증 구조체(100A∼100E)는 소정의 대상물(기기/제품) 상에 구비되어, 상기 대상물에 대한 인증에 사용될 수 있다. 인증 구조체(100A∼100E)와 대상물 사이의 위치 관계에 대해서는 도 15 내지 도 17을 참조하여 간략히 설명한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 대상물(OBJ1) 상에 인증 구조체(100)가 구비될 수 있다. 이때, 인증 구조체(100)는 기판(SUB1) 상에 구비된 후, 기판(SUB1)과 함께 대상물(OBJ1) 상에 구비될 수 있다. 따라서, 대상물(OBJ1)과 인증 구조체(100) 사이에 기판(SUB1)이 위치할 수 있다. 대상물(OBJ1)은 소정의 기기 또는 제품일 수 있다. 기판(SUB1)은 도 1에서 설명한 기판(SUB10)에 대응될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 16에 도시된 바와 같이, 대상물(OBJ1) 상에 인증 구조체(100)가 직접 형성될 수 있다. 즉, 기판(도 15의 SUB1)을 사용하지 않고, 대상물(OBJ1) 상에 소정의 층구조체를 형성한 후, 상기 층구조체로부터 인증 구조체(100)를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 17에 도시된 바와 같이, 인증 구조체(100)가 대상물(OBJ1')에 내장될 수 있다. 예컨대, 대상물(OBJ1')의 표면부에 소정의 홈을 형성한 후, 상기한 홈 내에 인증 구조체(100)를 구비시킬 수 있다.
도 15 내지 도 17에서 인증 구조체(100)는 편의상 단순하게 도시되었지만, 인증 구조체(100)는 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 인증 구조체(100A∼100E) 또는 그로부터 변형된 구조를 가질 수 있다. 또한, 도 15 내지 도 17 각각의 구조는 인증 구조체(100)를 포함하는 장치 또는 제품이라고 할 수 있다.
도 15 내지 도 17의 인증 구조체(100)는 그 위에 형성된 '보호층'과 함께 사용될 수 있다. 상기 보호층에 대해서는 도 18 내지 도 20을 참조하여 설명한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 기판(SUB1) 상에 인증 구조체(100)가 구비될 수 있고, 인증 구조체(100) 상에 보호층(110)이 구비될 수 있다. 보호층(110)은 절연층일 수 있고, 일종의 코팅층이라 할 수 있다. 이러한 도 18의 구조를 소정의 대상물(미도시)에 적용할 수 있다.
도 18의 구조에서 기판(SUB1)을 배제할 수도 있다. 그 예가 도 19에 도시되어 있다. 이러한 도 19의 구조를 소정의 대상물(미도시)에 적용할 수 있다.
도 19에서 보호층(110)은 인증 구조체(100)의 상면뿐 아니라 측면까지 덮도록 변형될 수 있다. 그 예가 도 20에 도시되어 있다. 도 20을 참조하면, 보호층(111)이 인증 구조체(100)의 상면 및 측면을 커버하도록 구비되어 있다. 이러한 도 20의 구조도 소정의 대상물(미도시)에 적용될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 장치(authentication apparatus)를 보여주는 단면도이다.
도 21을 참조하면, 본 실시예의 인증 장치는 인증 구조체를 구비하는 대상물(1000)과 대상물(1000)에 대응하는 광학적 픽업 유닛(optical pickup unit)(2000)을 포함할 수 있다. 대상물(1000)에 구비된 인증 구조체는 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명한 인증 구조체와 동일하거나 유사할 수 있다. 광학적 픽업 유닛(2000)은 상기 인증 구조체의 입력 커플러에 입사광(L1)을 조사하는 광원(LS1) 및 상기 인증 구조체의 출력 커플러에서 출력되는 스펙클 패턴(S1)을 검출하기 위한 검출기(DT1)를 포함할 수 있다. 도 21에서 입력 커플러와 출력 커플러는 구체적으로 도시되지 않았지만, 이들은 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 입력 커플러 및 출력 커플러와 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 광원(LS1)에서 발생되는 입사광(L1)은 간섭광(coherent light)일 수 있고, 상기 간섭광은 레이저일 수 있다. 이 경우, 광원(LS1)은 레이저 소스일 수 있다. 검출기(DT1)는 포토다이오드(photodiode)를 포함하거나, CCD(charge coupled device)나 CMOS(complementary metal oxide semiconductor image sensor) 이미지센서와 같은 촬상소자를 포함할 수 있다. 검출기(DT1)는 일종의 카메라와 같은 역할을 할 수 있다.
도 21의 실시예에서는 광원(LS1)과 검출기(DT1)가 인증 구조체를 포함하는 대상물(1000)에 대하여 동일한 방향에 위치할 수 있다. 도시된 바와 같이, 광원(LS1)과 검출기(DT1)는 모두 대상물(1000)의 위쪽에 위치할 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는, 광원(LS1)과 검출기(DT1)가 모두 대상물(1000)의 아래쪽에 위치할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광학적 픽업 유닛(2000)의 광원(LS1)과 검출기(DT1)는 대상물(1000)에 대하여 서로 다른 방향에 위치할 수 있다. 그 일례가 도 22에 도시되어 있다.
도 22를 참조하면, 광학적 픽업 유닛(2000')의 광원(LS1)은 대상물(1000)의 아래쪽에 배치될 수 있고, 검출기(DT1)는 대상물(1000)의 위쪽에 배치될 수 있다. 혹은, 광원(LS1)이 대상물(1000)의 위쪽에 배치되고, 검출기(DT1)가 대상물(1000)의 아래쪽에 배치될 수도 있다.
도 21 및 도 22의 인증 장치는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 인증 구조체(100A∼100E)와 연계하여 이해될 수 있다. 예컨대, 도 1, 도 6, 도 8과 같은 인증 구조체(100A, 100C, 100E)는 도 21과 같은 인증 장치에 적용될 수 있고, 도 2, 도 5, 도 7과 같은 인증 구조체(100A, 100B, 100D)는 도 22와 같은 인증 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광원(LS1)과 검출기(DT1)를 하나의 본체부에 통합하여 사용하지 않고, 분리된 상태에서 사용할 수 있다. 그 일례가 도 23에 도시되어 있다.
도 23을 참조하면, 인증 구조체를 구비하는 대상물(1000) 상에 서로 분리된 광원(LS1)과 검출기(DT1)가 구비될 수 있다. 이 경우에도, 광원(LS1)과 검출기(DT1)가 하나의 광학적 픽업 유닛(2100)을 구성한다고 할 수 있다. 또는, 검출기(DT1) 자체를 광학적 픽업 유닛(2100)으로 여길 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 23의 구조에서 검출기(DT1)를 '위치 이동 장치'와 함께 사용할 수도 있다. 그 일례가 도 24에 도시되어 있다.
도 24를 참조하면, 인증 구조체를 구비하는 대상물(1000) 상에 서로 분리된 광원(LS1)과 검출기(DT2)가 구비될 수 있다. 검출기(DT2)는 위치 이동 장치(MD1)에 설치되어, 위치 이동 장치(MD1)에 의해 이동될 수 있다. 위치 이동 장치(MD1)는 '위치 이동 스테이지(stage)'라고 할 수 있다. 위치 이동 장치(MD1)에서는, 예컨대, 압전효과(piezoelectric effect)가 이용될 수 있다. 압전효과를 이용할 때, 정밀한 위치 이동이 가능할 수 있다. 위치 이동 장치(MD1)에 의해 검출기(DT2)는 X축 방향 및/또는 Y축 방향으로 이동될 수 있다. 검출기(DT2)는 스펙클 패턴(S1)을 스캐닝(scanning)하면서, 스펙클 패턴(S1)에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 광원(LS1)과 검출기(DT2) 및 위치 이동 장치(MD1)는 하나의 광학적 픽업 유닛(2200)을 구성한다고 할 수 있다. 또는, 검출기(DT2)와 위치 이동 장치(MD1)가 하나의 광학적 픽업 유닛(2200)을 구성하는 것으로 여길 수도 있다.
도 23 및 도 24에서 광원(LS1)은 대상물(1000)의 아래쪽에 배치될 수도 있다. 또는, 광원(LS1)은 대상물(1000)의 위쪽에 위치하고, 검출기(DT1, DT2)가 대상물(1000)의 아래쪽에 배치될 수도 있다.
도 25는 비교예에 따른 PUF 구조체(physical unclonable function structure)(10)를 보여주는 사시도이다.
도 25를 참조하면, 비교예에 따른 PUF 구조체(10)는 토큰(token)(1)을 포함할 수 있다. 토큰(1)은 유리구슬들이 특정 물질층 내에 랜덤(random)하게 배치된 구조를 가질 수 있다. PUF 구조체(10)의 일측에 토큰(1)에 광을 조사하기 위한 광원(미도시)이 배치되고, PUF 구조체(10)의 타측에 토큰(1)을 투과한 광을 검출하기 위한 검출기(미도시)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 광원과 토큰(1) 및 검출기는 일직선 상에 배치될 수 있다. 유리구슬들을 흩뿌려 만든 토큰(1)을 이용하는 경우, 토큰(1)에 광을 조사하는 방향과 토큰(1) 및 검출기의 위치에 따라 나타나는 이미지가 달라지는 문제(즉, 안정성/신뢰성 문제)가 있다. 따라서, 이러한 방법은 수 ㎛ 이내의 정밀도를 갖는 실험실 환경에서는 나쁘지 않은 수준의 결과를 보일 수 있지만, 대중화/상용화되기는 어려울 수 있다. 또한, 토큰(1)의 사이즈가 크고 비교적 큰 측정 시스템(즉, bulky measurement system)을 사용해야 하므로, 적용 분야가 제한적이고 활용성이 떨어질 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체에서는 입력 커플러의 구조가 결정되면 입사광의 입사 각도와 상관없이 동일한 파수(wavenumber)의 가간섭성파(즉, 표면 플라즈몬)가 발생할 수 있다. 또한, 입력 커플러에서 발생된 가간섭성파(즉, 표면 플라즈몬)가 출력 커플러로 전달되어 출력 커플러로부터 간섭 패턴(즉, 스펙클 패턴)이 출력된다. 입력 커플러와 출력 커플러가 고정되어 있고, 출력 커플러로 전달된 가간섭성파(즉, 표면 플라즈몬)에 의해 간섭 패턴(즉, 스펙클 패턴)이 출력되므로, 출력되는 간섭 패턴(즉, 스펙클 패턴)은 인증 구조체의 구조에 의해 결정되며, 광원의 위치나 입사광의 각도에는 영향을 받지 않을 수 있다. 따라서, 입사광의 입사 각도에 상관없이 가간섭성파(즉, 표면 플라즈몬)를 안정적으로/균일하게 생성할 수 있고, 결과적으로는, 간섭 패턴(즉, 스펙클 패턴)을 안정적으로/균일하게 출력할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체는 우수한 안정성/신뢰성을 가질 수 있고, 대중화/상용화되기에 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체는 매우 작은 사이즈로 제조될 수 있다. 반도체소자 공정 기술을 이용해서, 단층 또는 다층의 층구조체에 입력 커플러 및 출력 커플러를 형성할 수 있으므로, 매우 작은 사이즈를 갖는 인증 구조체를 용이하게 제조할 수 있다. 예컨대, 상기 인증 구조체는 100㎛×100㎛ 이내의 사이즈 혹은 수십㎛×수십㎛ 이내의 사이즈로 제조될 수 있고, 또한, 매우 얇은 두께로 제조될 수 있다. 이러한 인증 구조체는 인증이 필요한 모든 분야(혹은, 거의 모든 분야)에 용이하게 적용될 수 있다. 기기/제품을 제조하는 동안에 인증 구조체를 형성하거나, 인증 구조체를 별도로 제조한 후에 이를 기기/제품에 부착/본딩할 수 있다. 후자의 경우, 인증 구조체는 스티커(sticker) 타입 또는 밴드(band) 타입이라고 할 수 있다. 이러한 측면에서도, 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체는 대중화/상용화되기에 유리할 수 있다.
부가해서, 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체는 작은 사이즈를 갖기 때문에, 플렉서블 소자(flexible device)에도 적용될 수 있다. 예컨대, 플렉서블 소자에 휘어지지 않는 국소적인 영역이 있을 수 있고, 이러한 영역에 상기 인증 구조체를 적용할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체에 대응하는 광학적 픽업 유닛(optical pickup unit)도 비교적 작은 사이즈로 제조될 수 있고, 광학적 픽업 유닛을 구동하는 기술도 비교적 간단할 수 있기 때문에, 컴팩트한 리더기(reader)를 사용해서 인증 구조체에 대한 인증 동작을 용이하게 수행할 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 구조체(100A)의 동작에 있어서 입사광(L10a, L10b)의 각도의 영향을 설명하기 위한 단면도이다.
도 26을 참조하면, 동일한 파장을 갖는 입사광(L10a, L10b)을 사용하는 경우, 입사광(L10a, L10b)의 입사 각도가 달라지더라도 발생되는 표면 플라즈몬의 파수(wavenumber)는 동일할 수 있다. 입력 커플러(IN10)의 구조/물질이 고정되면, 그에 따라, 입력 커플러(IN10)에 입사하는 입사광의 파장과 입력 커플러(IN10)에서 발생되는 표면 플라즈몬의 파수 사이의 상관관계가 결정될 수 있다. 따라서, 입사광의 입사 각도가 달라지더라도 그 파장이 고정되어 있다면, 발생되는 표면 플라즈몬의 파수는 동일할 수 있다. 즉, 도 26에서 제1 입사광(L10a)에 의해 발생되는 표면 플라즈몬과 제2 입사광(L10b)에 의해 발생되는 표면 플라즈몬의 파수는 동일할 수 있다. 입사광(L10a, L10b)의 입사 각도가 달라지더라도, 동일한 파수의 표면 플라즈몬이 발생되고, 결과적으로는, 동일한 형태의 스펙클 패턴(S10)이 출력될 수 있다.
입사광(L10a, L10b)의 입사 각도에 따라 발생되는 표면 플라즈몬의 인텐시티(intensity)가 다소 달라질 수 있지만, 표면 플라즈몬의 인텐시티(intensity)가 달라지더라도 스펙클 패턴(S10)의 명암비는 동일할 수 있다. 스펙클 패턴(S10)을 검출할 때, 명암비를 기준으로 검출할 수 있으므로, 표면 플라즈몬의 인텐시티(intensity)에 차이가 있더라도 검출되는 데이터는 동일할 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 인증 방법(authentication method)을 설명하기 위한 흐름도(flowchart)이다. 아래의 도 27에 대한 설명은 도 1 내지 도 24를 참조하여 설명한 인증 구조체 및 이를 포함하는 장치/시스템과 연계되어 있다. 따라서, 도 27의 방법은 도 1 내지 도 24의 설명 내용에 기초해서 이해될 수 있다.
도 27을 참조하면, 본 실시예에 따른 인증 방법(authentication method)은 표면 플라즈몬을 발생하는 단계(S100), 상기 표면 플라즈몬에 의한 스펙클(speckle) 패턴을 생성하는 단계(S200) 및 상기 스펙클 패턴을 검출하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
상기 인증 방법은 도 1 내지 도 24를 참조하여 설명한 인증 구조체 및 이를 포함하는 장치/시스템을 이용해서 수행할 수 있다. 상기 인증 구조체는 서로 이격된 입력 커플러(input coupler)와 출력 커플러(output coupler) 및 이들 사이에 구비된 도파관(waveguide)을 포함할 수 있다.
상기 입력 커플러에서 상기 표면 플라즈몬을 발생시킬 수 있다. 상기 입력 커플러에서 상기 표면 플라즈몬을 발생시키기 위해 상기 입력 커플러에 소정의 광(즉, 입사광)을 조사할 수 있다. 상기 입사광은 간섭광(coherent light)일 수 있다. 예컨대, 상기 입사광은 레이저(laser)일 수 있다. 소정의 광원(ex, 레이저 소스)을 사용해서 상기 입사광(ex, 레이저)을 상기 입력 커플러에 조사할 수 있다. 상기 출력 커플러에서 상기 표면 플라즈몬에 의한 상기 스펙클 패턴을 출력할 수 있다. 출력된 스펙클 패턴은 검출기를 이용해서 검출될 수 있다. 한편, 상기 도파관은 상기 표면 플라즈몬을 상기 입력 커플러에서 츨력 커플러로 전달하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 입사광을 조사하기 위한 광원과 상기 스펙클 패턴을 검출하기 위한 검출기는 상기 인증 구조체에 대하여 동일한 방향에 위치할 수 있다. 이는 도 21, 도 23 및 도 24를 참조하여 설명한 실시예와 동일하거나 유사할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 입사광을 조사하기 위한 광원과 상기 스펙클 패턴을 검출하기 위한 검출기는 상기 인증 구조체에 대하여 서로 다른 방향에 위치할 수 있다. 이는 도 22를 참조하여 설명한 실시예와 동일하거나 유사할 수 있다.
도 27을 참조하여 설명한 인증 방법에서 '표면 플라즈몬'은 가간섭성파(coherent wave)의 일례일 수 있다. 또한, '스펙클 패턴'은 간섭 패턴의 일례일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 대상물의 인증 방법은 가간섭성파(coherent wave)를 발생시키는 단계, 상기 가간섭성파(coherent wave)에 의한 간섭 패턴을 생성하는 단계 및 상기 간섭 패턴을 검출하는 단계를 포함한다고 할 수 있다. 이때, 상기 가간섭성파(coherent wave)는 표면 플라즈몬일 수 있고, 상기 간섭 패턴은 스펙클 패턴일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체, 인증 방법 및 이를 적용한 장치는 다양한 대상물(기기/기구/제품)에 보안 목적으로 적용될 수 있다. 예컨대, 스마트 카드나 메모리 장치(ex, 메모리 스틱), 저장 매체 또는 개별기기의 구성요소(component) 등에 적용될 수 있다. 휴대폰과 같은 이동통신기기, 사물인터넷(internet of thing)(IOT) 장치, RFID(radio-frequency identification) 제품/장치, 홈 네트워킹 시스템(home networking system) 등에도 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체, 인증 방법 및 이를 적용한 장치가 적용될 수 있다. 휴대폰과 같이 개방성, 휴대성이 요구되는 장치/시스템의 경우, 보안 위협 요인이 많고, 또한, 소프트웨어(software) 기반의 보안은 한계가 있기 때문에, 하드웨어(hardware) 기반의 보안 기술이 요구된다. 이러한 하드웨어 기반의 보안 기술에 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체 및 인증 방법이 유용하게 적용될 수 있다. 휴대폰의 경우, 시스템 보안(system security), 칩-레벨 보안(chip-level security), 데이터 스토리지 보안(data storage security) 등에 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체 및 인증 방법이 적용될 수 있다. 또한, MTM(mobile trusted module)에도 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체 및 인증 방법을 적용하여, 물리적 보안성을 확보할 수 있다. 또한, 개별기기 또는 개별기기의 구성요소(component)의 무결성 검증(integrity verification)에도 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체 및 인증 방법을 적용할 수 있다. 여기서, 다양한 적용 분야를 예시적으로 설명하였지만, 본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체 및 인증 방법은 하드웨어 기반으로 인증이 필요한 모든 분야에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인증 구조체 및 인증 방법은 광학적 방식을 채택하고 있기 때문에, 다양한 물리적 공격(예컨대, reverse engineering, side channel attack, light emission, fault injection 등)에 강한 특성을 가질 수 있다. 또한, 입력 커플러에 광을 조사하는 간단한 방법으로 일정한 출력을 만들 수 있고, 전압/전류나 열에 영향을 거의 받지 않기 때문에, 우수한 시스템 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 높은 출력 콤플렉시티(high output complexity) 및 물리적 복제에 대한 강력한 보안 특성을 확보할 수 있다. 또한, 일반적인 반도체소자 제조 기술을 사용하여 작은 사이즈의 인증 구조체를 용이하게 제조할 수 있으므로, 생산 단가를 낮출 수 있고, 다양한 제품/기기에 쉽게 적용할 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 구체적인 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명한 인증 구조체의 구성과 도 21 내지 도 24를 참조하여 설명한 인증 장치/시스템의 구성은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 도 27을 참조하여 설명한 인증 방법도 다양하게 변화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
100, 100A∼100E : 인증 구조체 110, 111 : 보호층
1000 : 대상물 2000, 2000' : 광학적 픽업 유닛
IN10∼IN14 : 입력 커플러 OUT10∼OUT14 : 출력 커플러
WG10∼WG14 : 도파관 L1, L10∼L14 : 입사광
P10∼P14 : 표면 플라즈몬 S1, S10∼S14 : 스펙클 패턴
LS10∼LS14 : 층구조체 M11∼M14, M23 : 금속막
D11∼D14, D24 : 유전막 SUB1, SUB10 : 기판
OBJ1, OBJ1' : 대상물 LS1 : 광원
DT1, DT2 : 검출기 MD1 : 위치 이동 장치

Claims (29)

  1. 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(authentication structure)에 있어서,
    단층 또는 다층 구조의 층구조체;
    상기 층구조체의 제1영역에 구비되어 입사광에 의해 표면 플라즈몬을 발생시키는 입력 커플러(input coupler);
    상기 층구조체의 제2영역에 구비되어 상기 대상물의 인증에 사용되는 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 출력 커플러(output coupler);를 포함하며,
    상기 출력 커플러는 광학적 산란체(optical scatterer)를 포함하는 인증 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 커플러에서 발생된 상기 표면 플라즈몬을 상기 출력 커플러로 전달하는 도파관(waveguide);을 포함하는 인증 구조체.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 층구조체의 수평 방향(in-plane direction)으로 상호 이격된 인증 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 커플러는 상기 층구조체의 제1 영역에 형성된 슬릿(slit) 및/또는 슬롯(slot)을 포함하는 인증 구조체.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학적 산란체는 슬릿(slit), 슬롯(slot), 구형요소(spherical element) 및 막대형요소(rod-type element) 중 적어도 하나를 포함하는 인증 구조체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학적 산란체는 복수의 산란요소를 포함하고, 상기 복수의 산란요소는 나노스케일(nanoscale) 내지 마이크로스케일(microscale)을 갖는 인증 구조체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 구조체는 금속막을 포함하고,
    상기 금속막의 상기 제1 영역에 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 상기 입력 커플러가 구비되고,
    상기 금속막의 상기 제2 영역에 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 상기 출력 커플러가 구비된 인증 구조체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 구조체는 금속막 및 유전막을 포함하는 다층 구조를 갖고,
    상기 다층 구조의 상기 제1 영역에 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 상기 입력 커플러가 구비되고,
    상기 다층 구조의 상기 제2 영역에 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 상기 출력 커플러가 구비된 인증 구조체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유전막은 상기 금속막 상에 형성되어 상기 금속막을 보호하는 인증 구조체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 구조체는 제1 금속막, 제2 금속막 및 이들 사이에 유전막을 포함하는 다층 구조를 갖고,
    상기 다층 구조의 상기 제1 영역에 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 상기 입력 커플러가 구비되고,
    상기 다층 구조의 상기 제2 영역에 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 상기 출력 커플러가 구비된 인증 구조체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 금속막 상에 상기 유전막과 상기 제2 금속막이 순차로 구비되고,
    상기 입력 커플러는 상기 제1 금속막 및 상기 유전막 중 적어도 하나에 형성된 인증 구조체.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 구조체는 제1 유전막, 제2 유전막 및 이들 사이에 금속막을 포함하는 다층 구조를 갖고,
    상기 다층 구조의 상기 제1 영역에 상기 표면 플라즈몬을 발생시키는 상기 입력 커플러가 구비되고,
    상기 다층 구조의 상기 제2 영역에 상기 스펙클(speckle) 패턴을 출력하는 상기 출력 커플러가 구비된 인증 구조체.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 인증 구조체는 상기 대상물 상에 형성되고,
    선택적으로(optionally), 상기 인증 구조체와 상기 대상물 사이에 기판이 더 구비된 인증 구조체.
  16. 대상물 상에 구비된 것으로, 청구항 1에 기재된 인증 구조체(authentication structure); 및
    상기 인증 구조체에 대응하는 광학적 픽업 유닛(optical pickup unit);을 포함하는 인증 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 광학적 픽업 유닛은,
    상기 입력 커플러에 표면 플라즈몬 발생을 위한 입사광을 조사하는 광원; 및
    상기 출력 커플러에서 출력되는 스펙클(speckle) 패턴을 검출하는 검출기;를 포함하는 인증 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원 및 검출기는 상기 인증 구조체에 대하여 동일한 방향에 위치하는 인증 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원 및 검출기는 상기 인증 구조체에 대하여 서로 다른 방향에 위치하는 인증 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 소스(laser source)를 포함하는 인증 장치.
  21. 청구항 1에 기재된 인증 구조체를 포함하는 장치.
  22. 대상물을 인증하기 위한 인증 구조체(authentication structure)를 포함하는 장치에 있어서,
    단층 또는 다층 구조의 층구조체;
    상기 층구조체의 제1영역에 구비된 입력 커플러;
    상기 층구조체의 제2영역에 상기 입력 커플러와 이격되게 구비된 출력 커플러;
    상기 입력 커플러와 상기 출력 커플러 사이의 도파관;을 포함하며,
    상기 출력 커플러는 광학적 산란체를 포함하며, 상기 입력 커플러에서 상기 출력 커플러로 가이드된 가간섭성파(coherent wave)에 의해 간섭 패턴을 출력하도록 구성된 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 가간섭성파(coherent wave)는 표면 플라즈몬(surface plasmon)을 포함하는 장치.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
    상기 간섭 패턴은 스펙클(speckle) 패턴을 포함하는 장치.
  25. 삭제
  26. 대상물을 인증하기 위한 인증 방법(authentication method)에 있어서,
    입력 커플러에 광을 조사하여 표면 플라즈몬을 발생시키는 단계; 및
    상기 입력 커플러로부터 전달된 표면 플라즈몬에 의해 출력 커플러에서 출력되는 스펙클(speckle) 패턴을 검출하는 단계;
    상기 스펙클 패턴을 검출함으로써 대상물을 인증하는 단계;를 포함하며,
    층 구조체와, 상기 층구조체의 제1영역에 구비된 상기 입력 커플러와, 상기 층구조체의 제2영역에 상기 입력 커플러와 이격되게 구비되며 광학적 산란체를 구비하는 상기 출력 커플러를 포함하는 인증 구조체를 사용하는 인증 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 인증 구조체는 서로 이격된 상기 입력 커플러(input coupler)와 상기 출력 커플러(output coupler) 사이에 도파관(waveguide)을 구비하는 인증 방법.
  28. 삭제
  29. 삭제
KR1020140137850A 2014-10-13 2014-10-13 대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치 KR102255303B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140137850A KR102255303B1 (ko) 2014-10-13 2014-10-13 대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치
US14/881,878 US9903815B2 (en) 2014-10-13 2015-10-13 Authentication structure/apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140137850A KR102255303B1 (ko) 2014-10-13 2014-10-13 대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160043452A KR20160043452A (ko) 2016-04-21
KR102255303B1 true KR102255303B1 (ko) 2021-05-24

Family

ID=55655256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140137850A KR102255303B1 (ko) 2014-10-13 2014-10-13 대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9903815B2 (ko)
KR (1) KR102255303B1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9960476B2 (en) * 2014-08-10 2018-05-01 Féinics Amatech Teoranta Smart card constructions
US9502356B1 (en) * 2015-03-12 2016-11-22 Maxim Integrated Products, Inc. Device and method with physical unclonable function
KR102637100B1 (ko) * 2016-08-23 2024-02-15 삼성전자주식회사 인증 구조체 및 이를 이용한 인증 방법
US11263856B2 (en) * 2017-03-01 2022-03-01 Spectra Systems Corporation Coded polymer substrates for banknote authentication
EP3590073B1 (en) 2017-03-01 2024-10-16 Spectra Systems Corporation Coded polymer substrates for banknote authentication
EP3385761A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-10 Indigo Diabetes N.V. Optical assembly with protective layer
IL256108B (en) 2017-12-04 2021-02-28 Elbit Systems Ltd A system and method for identifying the state of use and originality of a product
US20240184045A1 (en) * 2022-12-06 2024-06-06 Globalfoundries U.S. Inc. Identification system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120051691A1 (en) 2009-04-15 2012-03-01 Tong Zhang Integrated optical fiber gyroscope chip based on surface plasmon polariton waveguide
US20120168506A1 (en) * 2009-03-31 2012-07-05 Ulrich Ruehrmair Method For Security Purposes

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7351374B2 (en) 2000-10-17 2008-04-01 President And Fellows Of Harvard College Surface plasmon enhanced illumination apparatus having non-periodic resonance configurations
EP1721318A1 (en) * 2004-02-24 2006-11-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Speckle pattern for authenticating an information carrier
US20090153841A1 (en) 2004-08-23 2009-06-18 Wil Ophey Optical scanning device
US8290150B2 (en) 2007-05-11 2012-10-16 Validity Sensors, Inc. Method and system for electronically securing an electronic device using physically unclonable functions
US8600120B2 (en) 2008-01-03 2013-12-03 Apple Inc. Personal computing device control using face detection and recognition
JP5340262B2 (ja) 2008-04-03 2013-11-13 国立大学法人九州工業大学 皮下血流測定を利用した個人認証方法及び個人認証装置
US7898283B1 (en) 2009-08-31 2011-03-01 Farinaz Koushanfar Lightweight secure physically unclonable functions
US20130266034A1 (en) * 2010-05-07 2013-10-10 President And Fellows Of Harvard College Methods and apparatuses for engineering electromagnetic radiation
KR101211092B1 (ko) 2010-12-28 2012-12-12 한국과학기술연구원 바이오 채널 시스템
US8741713B2 (en) 2012-08-10 2014-06-03 International Business Machines Corporation Reliable physical unclonable function for device authentication
CA2927291C (en) * 2013-11-08 2019-09-10 Bank Of Canada Optically variable devices, their production and use
KR101533233B1 (ko) * 2014-04-25 2015-07-02 연세대학교 산학협력단 나노어퍼쳐와 나노 입자 간의 플라즈모닉 커플링을 이용한 플라즈모닉 광 도파로

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120168506A1 (en) * 2009-03-31 2012-07-05 Ulrich Ruehrmair Method For Security Purposes
US20120051691A1 (en) 2009-04-15 2012-03-01 Tong Zhang Integrated optical fiber gyroscope chip based on surface plasmon polariton waveguide

Also Published As

Publication number Publication date
US20160103065A1 (en) 2016-04-14
US9903815B2 (en) 2018-02-27
KR20160043452A (ko) 2016-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102255303B1 (ko) 대상물을 인증하기 위한 구조 및 방법과 이를 적용한 장치
US10002281B2 (en) Fingerprint identification module
US20180120149A1 (en) Image capturing apparatus
US11042048B2 (en) Digital light path length modulation systems
US20180349673A1 (en) Fingerprint identification module
US10824841B2 (en) Under-screen fingerprint identification system
KR102637100B1 (ko) 인증 구조체 및 이를 이용한 인증 방법
US9379157B2 (en) Image acquisition device, biometric authentication device, and electronic apparatus
US20190101791A1 (en) Optical sensing device and structured light projector
CN107429993A (zh) 用于产生图案化照明的装置
EP1941653B1 (en) Integrated puf
JP2012155345A5 (ko)
JP2012245083A (ja) 撮像装置、生体認証装置、電子機器
CN109669271A (zh) 分束光学模组及其制造方法
US20160165214A1 (en) Image processing apparatus and mobile camera including the same
US9086318B1 (en) Transmissive barrier in a transmissive sheet
US20180227467A1 (en) Image capturing apparatus
US10386463B1 (en) Retroreflector with wavelength-dependent response to convey pose information
US9869806B2 (en) Incident beam polarization dependent optical device with variable focusing beam pattern
CN209728341U (zh) 分束光学模组及电子设备
KR20230003217A (ko) 전자기 방사선 조작
US10042324B2 (en) Optical fingerprint imaging using holography
WO2020097743A1 (en) Waveguide-based anti-forgery security device
JP6065083B2 (ja) 画像取得装置、生体認証装置、電子機器
KR102629153B1 (ko) 광학식 이미지 인식 센서를 구비한 평판 표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant