纳秒级激光绘制随机等离子体超表面用于物理不可克隆函数
光学
2026-03-20 v1
摘要
光学系统中的随机性作为生成复杂、非确定性光-物质相互作用的强大资源而出现。特别是，随机等离子体超表面利用纳米级无序产生独特且不可复现的光学响应，使其成为安全光学认证中物理不可克隆函数的理想平台。然而，以快速、可扩展且无化学方式实现此类随机超表面用于光学PUF仍然具有挑战性。在这里，我们引入了一种纳秒脉冲激光刻写方法，用于一步制造坚固的随机等离子体超表面物理不可克隆函数。通过传递空间局域的超快能量脉冲，该技术利用天然存在的不稳定性在纳秒内生成随机等离子体纳米结构。独特的等离子体超表面通过纳米尺度的形态依赖共振有效地转化为宏观的、不可复现的光学指纹，实现低成本快速读取。利用波长选择性的等离子体响应，我们提出了一种多维复用策略，通过形貌和RGB复用将挑战-响应对空间和编码容量扩展5倍。所得等离子体密钥表现出良好的比特均匀性（平均值：0.500）、高唯一性（组间汉明距离：0.499）和大容量（每个PUF约28000比特），具有较强的环境稳定性和抗反向纳米制造能力。这项工作展示了如何合理利用和工程化快速激光诱导的随机性用于光学PUF，为无序驱动的光子器件开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2603.18518,
title = {Laser-Scrawled Random Plasmonic Metasurface in Nanoseconds for Physical Unclonable Functions},
author = {Haining Xu and Yang Zhang and Shenqi Yang and Zhiwei Yuan and Jiahui Jin and Kaili Kuang and Mingze Liu and Qiao Wang and Yannan Tan and Zhenguo Jing and Changyu Shen and Yurui Fang and Wei Peng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.18518},
year = {2026}
}
备注
22pages,5figures