本發明涉及光電探測,具體涉及基于光電探測器的光學安防系統及驗證判斷方法。
背景技術:
1、隨著光電探測技術的發展,利用光信號進行信息識別與安全認證的光學安防系統逐漸應用于保險箱、門禁設備及智能安全終端等領域。現有光學識別系統通常通過激光或光源向探測裝置發射光信號,并由光電探測器將光信號轉換為電信號,再通過控制電路進行判斷,從而實現解鎖或身份認證等功能。
2、在現有技術中,大多數光學安防系統主要依賴于單一光學參數進行識別,例如通過檢測光強是否超過預設閾值、識別特定波長或判斷單一光點的位置等方式進行驗證。這類技術結構相對簡單,但由于識別維度較少,其安全等級受到限制,容易被通過模擬光信號的方式進行破解。
3、為提高安全性,部分現有技術嘗試通過多參數組合識別來實現更復雜的光學加密,例如結合光強、波長、時間序列或空間位置等信息進行聯合判斷。然而,這類系統通常需要多個獨立光電探測器、分立光學元件以及復雜的外部信號處理電路進行配合實現,不僅導致系統結構復雜、體積較大,而且功耗較高,系統集成度和可靠性較低,難以實現緊湊化和高集成度的安防設備。
4、此外,傳統光電探測器在不同光強作用下產生的電信號變化形式較為單一,通常僅表現為電流幅值的線性變化,難以提供具有明顯區分特征的多維信號信息,因此在基于光信號序列或光學編碼的安全驗證系統中,其信息表達能力仍然有限。
5、因此,亟需提供一種結構集成度高、能夠對入射光信號進行多維度解析并實現復雜光學編碼識別的光學安防系統,以提高系統的安全性和識別可靠性。
技術實現思路
1、本發明第一方面的一個目的在于提供基于嵌入式納米線光電探測器的光學安防系統,解決現有技術中光學安防系統通常依賴單一光學參數進行識別、識別維度較少導致安全性不足,以及多參數識別系統需要多個分立光電探測器和復雜外部電路而造成結構復雜、系統集成度低的技術問題。
2、本發明第一方面的另一個目的是進一步保證光學編碼驗證過程的安全性與抗干擾能力。
3、本發明第二方面的目的是提供一種用于上述光學安防系統的驗證判斷方法。
4、根據本發明第一方面的目的,本發明提供一種基于嵌入式納米線光電探測器的光學安防系統,包括:
5、激光編碼端,用于發射特定波長且入射強度可切換的光信號;
6、待識別裝置,包括用于接收所述光信號的探測面板,所述探測面板包括多個呈陣列式排布的嵌入式納米線光電探測器,所述嵌入式納米線光電探測器包括由下至上依次層疊布置的襯底、第一透明電極層、光敏層和第二透明電極層,所述光敏層中嵌有周期性布置的多個納米線陣列,所述第一透明電極層與所述納米線陣列形成第一回路,所述第二透明電極層與所述納米線陣列形成第二回路,且所述第一透明電極層的外加偏置電壓大于所述納米線陣列的外加偏置電壓,以在所述第一回路和所述第二回路分別產生初始電流信號,所述光信號的入射強度處于不同的預設強度等級時,在所述嵌入式納米線光電探測器的所述第一回路和所述第二回路的光電流信號的極性和/或幅值與所述初始電流信號不同;
7、信號控制模塊,用于采集每個當前的光電流信號,并根據所述當前的光電流信號的大小、極性和幅值解析所述激光編碼端的當前的入射強度序列以及當前的入射路徑,并在各個所述當前的光電流信號有效、所述當前的入射強度序列與預設入射強度序列匹配,且所述當前的入射路徑與預設入射路徑匹配時,生成并發送解鎖指令。
8、可選地,所述信號控制模塊用于在每一所述當前的光電流信號與其對應的標稱電流值的偏差小于或等于預設容差閾值時,判定所述光電流信號有效。
9、可選地,當所述入射強度處于第一強度等級時,所述光電流信號的極性與所述初始電流信號相同且幅值減小;
10、當所述入射強度處于第二強度等級時,所述光電流信號的極性相對于所述初始電流信號發生反轉。
11、可選地,所述納米線陣列的材質為銀,厚度為25nm-35nm中任一值,寬度為90nm-110nm中任一值。
12、可選地,所述納米線陣列的周期為950nm-1050nm中任一值。
13、可選地,所述光敏層的材質為砷化銦,厚度為110nm-130nm中任一值。
14、可選地,所述第一透明電極層和所述第二透明電極層的材質均為透明導電玻璃,厚度均為25nm-35nm中任一值。
15、可選地,所述襯底的厚度為290nm-310nm中任一值。
16、根據本發明第二方面的目的,本發明還提供一種基于上述任一項所述的基于嵌入式納米線光電探測器的光學安防系統的驗證判斷方法,包括如下步驟:
17、對探測面板中的各嵌入式納米線光電探測器施加預設偏置電壓,使第一回路和第二回路分別產生初始電流信號;
18、接收激光編碼端發射的光信號,并實時采集所述第一回路和第二回路產生的當前的光電流信號;
19、判斷各個所述當前的光電流信號與其對應的標稱電流值之間的偏差是否不超過預設容差閾值,若不超過,則判定所述當前的光電流信號為有效信號,否則判定為無效信號并終止驗證;
20、根據所述當前的光電流信號的極性及幅值變化關系,識別對應的當前的入射強度等級,并依時間順序記錄形成當前的入射強度序列;
21、根據被觸發的嵌入式納米線光電探測器的空間位置,記錄形成當前的入射路徑序列;
22、將所述當前的入射強度序列以及所述當前的入射路徑序列分別與預設入射強度序列和預設入射路徑進行比對;
23、當所述當前的光電流信號為有效信號、所述當前的入射強度等級、所述當前的入射強度序列及入射路徑序列均匹配時,輸出解鎖指令;否則保持鎖定狀態。
24、可選地,所述根據所述光電流信號的極性及幅值變化關系,識別對應的入射強度等級的步驟還包括:
25、基于所述第一回路與所述第二回路產生的光電流信號之間的幅值差值和極性差異進行聯合判定,以確定所述入射強度等級,并在所述幅值差值或極性關系不滿足預設對應關系時判定為非法輸入信號。
26、本發明中的光學安防系統利用嵌入式納米線光電探測器對入射光信號產生的光電流信號進行幅值和極性的聯合檢測,并結合入射光強度序列與入射路徑信息進行多維度解析與驗證,從而實現對光信號編碼的準確識別。與現有基于單一光信號或單一電信號識別的安防方式相比,本發明通過引入光強編碼與空間路徑編碼相結合的驗證機制,并對光電流信號的有效性進行判定,能夠有效抑制環境噪聲及干擾信號對識別過程的影響,提高系統的識別準確性與穩定性。同時,基于納米線陣列結構產生的表面等離激元共振及局域電磁場增強效應,可顯著增強器件對入射光信號的響應能力,使不同入射光強能夠在電信號中形成可區分的幅值與極性特征,從而提高光信號編碼識別的靈敏度和可靠性。通過上述多維編碼與多級驗證機制,能夠實現安全性更高、抗干擾能力更強的光學安防控制。
27、進一步地,本發明中信號控制模塊用于在每一當前的光電流信號與其對應的標稱電流值的偏差小于或等于預設容差閾值時,判定光電流信號有效。通過將當前光電流信號與對應的標稱電流值進行偏差比較,并在偏差小于或等于預設容差閾值時判定該光電流信號為有效信號,能夠有效過濾環境噪聲、雜散光干擾及器件電流波動帶來的異常信號,從而提高光電流信號判定的準確性和穩定性,進一步提升系統光信號識別過程的可靠性。
28、上述說明僅是本發明技術方案的概述,為了能夠更清楚了解本發明的技術手段,并可依照說明書的內容予以實施,以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。