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假冒商品的经济损耗、伪冒处方药物对公共健康的威胁，以及国防装备中次品组件对国家安全的挑战，共同构成了各国亟需应对的重大难题。因此，采用强认证的非确定性编码方案以确保代码的不可复制性，对于防护工作而言至关重要。近年来，基于1D、2D及3D材料与结构的物理和化学方法，在制备物理上不可克隆防伪标签方面展现出巨大潜力，尤其是化学方法，凭其实现的简便性、低成本、随机生成过程、复杂结构自发形成特性及其高编码密度而备受瞩目。
在此背景下，激光技术，尤其是脉冲激光，成为了标记制作的理想工具。脉冲激光能够诱导激光敏感材料表面形成随机分布的标记结构。同时这些激光系统可用于发射可控的光脉冲序列，采用合适的扫描速率与高重复频率，实现与多种材料的精密相互作用，且通过调整激光参数及扫描策略，能够诱导产生独特且随机的烧蚀图案。目前，激光加工技术已广泛应用于材料表面的烧结、纳米焊接、结晶、图形化、退火、合成、纹理化、转移及气化等多个领域。特别是采用高重叠度线性扫描策略的脉冲激光束，能在指定区域提供稳定且集中的能量输入，而对激光脉冲间相互作用的研究尚处于初步阶段。
鉴于此，成均馆大学的研究团队提出了一种创新的激光烧蚀技术，利用纳秒红外脉冲激光在一秒钟内在选定的激光敏感基材上快速形成自然且随机分布的微纳结构。通过优化激光扫描路径与能量参数，实现了高度随机化的结构排列。该技术产生的标签具有极高的随机性特征，通过模式识别算法与均方根误差分析验证，其光学图像以恒定的0.5比特/像素比率无偏转换为数字格式，且无需额外的校正步骤。标签的防伪效能通过确保每枚标签附带唯一验证密钥得以增强。单标签及多标签实验所生成的数据成功通过了NIST随机性测试，证实了所产生的二进制序列具有真正随机性。实验表明，单个（或多个）标签的理论编码容量分别达到了约10391（10518），伴随极低的错误率（±10-58至±10-50之间）。该研究成果标志着一种高效、经济的激光防伪标签生成策略的产生，实现了产品的即时且直接的个性化防伪处理。
相关研究成果以题为“Random laser ablated tags for anticounterfeiting purposes and towards physically unclonable functions”的论文发表在《Nature Communications》上。
图1. 4英寸 Si/SiO2晶圆衬底上激光烧蚀的随机坑状图案。
图2. 激光扫描方式、具有重叠和非重叠光束点的光束方向以及具有不同 HtD 和 RA 的扫描线的示意图。
图3. 轮廓圆圈图案的分布均匀性和随机性分析。
图4. 用于生成挑战-响应对的激光烧蚀标签算法示意图。
-编辑：王云飞-
-审核：丁孝禹-
-终审：王梁-
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浙江工业大学
激光先进制造研究院
