智能光子門禁系統及智能光子門禁網絡系統的製作方法
2023-05-13 02:55:56
本實用新型涉及門禁技術，更具體地說，涉及一種智能光子門禁系統及智能光子門禁網絡系統。
背景技術：
傳統的無線射頻門禁系統採用RFID卡，當持卡人走到射頻讀卡器的工作範圍內，便可以激活RFID卡，卡片信息便通過射頻信號以發散的方式傳播出去，讀卡器接收到RFID卡得信息便可以打開門。由於RFID卡信息是以發散的方式傳播，所以存在安全隱患，卡片信息可以被射頻信號覆蓋的範圍內的任何地點都可以收到，容易被不法分子竊取RFID卡信息然後複製卡片。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於，針對現有無線門禁系統存在安全隱患，容易被竊取認證信息的缺陷，提供一種智能光子門禁系統，以解決上述的問題。
本實用新型解決上述問題的方案是：提供一種智能光子門禁系統，包括門禁認證端和光子門禁卡，所述門禁認證端和光子門禁卡通過諧振光束無線連接；
所述門禁認證端通過所述諧振光束向所述光子門禁卡輸送光電流；所述光子門禁卡接收所述光電流後，光子門禁卡通過所述諧振光束向所述門禁認證端發送身份認證信息。
優選的，所述門禁認證端包括光源模塊和第一諧振鏡，所述光子門禁卡包括第二諧振鏡，所述光源模塊產生光束，所述光束在所述第一諧振鏡和第二諧振鏡之間諧振放大，形成所述諧振光束。
優選的，所述光源模塊包括泵浦光源和增益介質，所述泵浦光源耦合在所述第一諧振鏡上，所述增益介質設置在所述第一諧振鏡和所述第二諧振鏡之間的光路上。
優選的，增益介質為Nd:YAG晶體或Nd:YVO4晶體。
優選的，所述光子門禁卡包括光電轉換模塊，所述光電轉換模塊與所述第一諧振鏡光學耦合。
優選的，所述光子門禁卡還包括加密模塊，所述加密模塊與所述光電轉換模塊電連接，所述加密模塊還與所述第二諧振鏡光學耦合。
優選的，所述門禁認證端還包括認證模塊，所述認證模塊與所述第一諧振鏡光學耦合。
優選的，所述門禁認證端包括沿光軸方向依次設置的泵浦源、用於將身份認證信息從諧振光束中分離出來的分光器件、第一諧振鏡、增益介質以及安裝有望遠擴束鏡的面板；所述門禁認證端還包括與所述分光器件耦合的認證模塊。
優選的，所述光子門禁卡包括沿光軸依次設置的第二諧振鏡、光耦合器件和光電轉換模塊；所述光子門禁卡還包括與所述耦合器件耦合的加密模塊。
優選的，所述第一諧振鏡或第二諧振鏡為角反射鏡陣列。
優選的，所述第一諧振鏡或第二諧振鏡包括正透鏡和設置在所述正透鏡焦平面上的半反半透鏡。
本實用新型還提供一種光子門禁網絡系統，包括前述中的門禁認證端和光子門禁卡，還包括與門禁認證端網絡連接的伺服器，所述門禁認證端通過所述諧振光束向所述光子門禁卡輸送光電流；所述光子門禁卡接收所述光電流後，光子門禁卡通過所述諧振光束向所述門禁認證端發送身份認證信息；所述門禁認證端在接收端身份認證信息後，通過與伺服器的連接，確認該身份認證信息是否合法。
實施本實用新型的智能光子門禁系統，具有以下的有益效果：通過在門禁認證端和光子門禁卡之間建立起諧振光路，並通過該諧振光路為光子門禁卡提供光電流，使得光子門禁卡無需設置內部電源，減少了光子門禁卡的體積和重量；還通過諧振光路傳遞身份認證信息，保證了該身份認證信息在傳遞的過程中不會被洩露盜取，提高了認證的安全性。
附圖說明
以下通過附圖對本實用新型進行說明，其中：
圖1為本實用新型智能光子門禁系統的結構示意圖；
圖2為本實用新型智能光子門禁系統中門禁認證端的結構示意圖；
圖3為本實用新型智能光子門禁系統中光子門禁卡的結構示意圖；
圖4為本實用新型智能光子門禁系統中諧振鏡的第一實施例的結構示意圖；
圖5為本實用新型智能光子門禁系統中諧振鏡的第二實施例的結構示意圖；
圖6為認證網絡的結構示意圖；
圖7為認證網絡的認證流程圖。
具體實施方式
本實用新型的智能光子門禁通過在門禁認證端與光子門禁卡之間形成諧振光路，使得認證信息只能沿著諧振光路進行傳送，保證了認證信息的發送安全。
本實用新型為了實現上述的效果，提供了如圖1所示的門禁認證端與光子門禁卡。門禁認證端與光子門禁卡之間形成諧振光路，一方面通過該諧振光路，門禁認證端所產生的雷射為光子門禁卡提供光電流，使得光子門禁卡能夠在自身不設置電源的情況下完成認證流程；另一方面，認證過程中的身份信息耦合在諧振光路中，從而保證了身份信息不會隨著光散射被非法截獲。
具體的，在門禁認證端，設置有光源模塊和第一諧振鏡。圖1所示僅用於表述上述兩者的光連接關係，並不用於限定其組件之間的具體擺放位置。光源模塊包括了增益介質和泵浦源。較佳的，增益介質放置於第一諧振鏡與第二諧振鏡之間，增益介質在泵浦源的作用下，產生受激放大光，並在第一諧振鏡與第二諧振鏡之間產生諧振放大，最終形成雷射光束。門禁認證端還包括通過光耦合器件耦合至諧振光路中的認證模塊，認證模塊用於從第一諧振鏡與第二諧振鏡之間的雷射光束中將來自光子門禁卡的身份信息分離出來，並加以認證。
而在光子門禁卡中，則設置了第二諧振鏡、光電轉換模塊與加密模塊。光電轉換模塊設置在第一諧振鏡與第二諧振鏡所在的光軸上，第二諧振鏡設置成半反半透的形式，一部分雷射光束在第一諧振鏡與第二諧振鏡進行諧振放大，一部分則從第二諧振鏡出射，由光電轉換模塊轉換成光電流。在光子門禁卡內還設置有加密模塊，一方面，該加密模塊與光電轉換模塊電連接，有光電轉換模塊為加密模塊進行供電；另一方面，加密模塊還與第二諧振鏡所在的諧振光路耦合，使用者的身份信息通過加密模塊耦合至諧振光路中，並隨雷射光束傳送至門禁認證端。
採用了圖1結構的智能門禁系統，光子門禁卡不在內置電源，避免了自身發出光束導致認證信息外洩的可能；同時，光子門禁卡與門禁認證端的光通信連接是建立在諧振光束上，最大程度的避免了在發生認證信息的過程中因為散射光而造成竊取認證信息的可能性。
圖2為本實用新型的智能門禁系統中的門禁認證端的一實施方式。門禁認證端包括沿光軸方向依次設置的泵浦源10、用於將身份認證信息從諧振光束中分離出來的分光器件11、第一諧振鏡12、增益介質13以及安裝有望遠擴束鏡15的面板14。從泵浦源10出射的泵浦光經過分光器件11時，並不產生分光束，而是全部通過分光器件11後，入射到第一諧振鏡12上。泵浦光進一步經過增益介質13後，產生受激放大光，並經過望遠擴束鏡15向外發射。而當諧振光反射回到門禁認證端後，經過望遠擴束鏡15調整，再次入射增益介質13進行放大，此後光束到達第一諧振鏡12上。由於第一諧振鏡具有半反半透性質，一部分的光反射回增益介質13進行放大，另一部分的光進入到分光器件11上，分光器件11將光線折向認證模塊16。若從外界入射的諧振光中攜帶有與身份認證相關的信息，則由認證模塊16進行解讀，以確認其身份信息是否合法。
在圖2所示的實施例中，分光器件11和認證模塊16放置在泵浦源10和第一諧振鏡12之間的光路上，但是本領域的技術人員應當理解的是，只要分光器件11能夠從諧振光中分離出身份認證信息即可，例如，分光器件11和認證模塊16還可以放置第一諧振鏡12與增益介質13之間，或者放置在望遠擴束鏡15與增益介質13之間亦可。
當採用了上述圖2中的門禁認證端，通過光電轉換的方式為光子門禁卡進行充電，並通過與光子門禁卡形成的諧振光路進行身份認證信息的傳遞，使得光子門禁卡的能夠省去內置的電源，還能避免在通信過程中產生的光散射引發的信息洩露問題。
對應於圖2的門禁認證端，本實用新型提供了如圖3所示的光子門禁卡來進行身份認證。其具體包括了具有半反半透性質的第二諧振鏡22，以及設置在第二諧振鏡22光路後方的光電轉換模塊20。在第二諧振鏡22和光電轉換模塊20之間還設置有光耦合器件21，其用於將加密模塊23採集到的身份認證信息耦合至諧振光中，通過第二諧振鏡22一起發送至門禁認證端。在該實施方式中，光子門禁卡不需要設置電源，而是通過光電轉換模塊20將諧振光轉換成光電流，以供應加密模塊23和光耦合器件21等其他需要使用電源工作的部件進行工作。
在本實用新型的上述實施例中，需要光子門禁卡在各個位置、方向角度上都能與門禁認證端形成諧振光路，為此，需要第一諧振透鏡和第二諧振透鏡具備能夠在任意方位都能將入射光線按照沿原路反射。為此，本實用新型提供了多個諧振透鏡的可選方案。
如圖4所示為第一諧振鏡12的一種可實現方式。第一諧振鏡12採用多塊半反半透平面鏡組成角反射鏡陣列，即相鄰的兩塊半反半透平面鏡之間的成直角設置。當入射光束A以任意的角度入射的時候，一部分光線透過，形成透射光束B，另一部分光束經過兩次反射，形成反射光束C，從光學反射定律可知，入射光束A必定與反射光束C相互平行。由於反射的光線與入射光平行，保證了光子門禁卡在任意位置都能與門禁認證端形成諧振光路，諧振光每進過一次諧振，就會經過一次增益介質的一次放大，經過多次的往返諧振後，光束的強度放大到能夠攜帶身份認證信息，以及足夠強度轉換為光電流，供各個部件使用。
圖5給出了諧振鏡的另一種可實現形式。在圖5所示的諧振鏡中，由一塊正透鏡以及放置在該正透鏡的焦平面上的平面鏡所組成。任意角度入射的入射光束A經過正透鏡折射，平面鏡反射後，再次經過正透鏡折射出去。由於任何從焦平面的點光源發出的光經過正透鏡之後都會形成平行光，再加上光路可逆的原理可知，入射光束A必然與反射光束C相互平行。從圖4的分析可知，由於反射的光線與入射光平行，保證了光子門禁卡在任意位置都能與門禁認證端形成諧振光路，諧振光每進過一次諧振，就會經過一次增益介質的一次放大，經過多次的往返諧振後，光束的強度放大到能夠攜帶身份認證信息，以及足夠強度轉換為光電流，供各個部件使用。
上述的圖4、圖5中僅給出兩種諧振鏡的可選方案，本領域的技術人員依據入射光與反射光相互平行的需求，還可依據實際需要設計出其他的光學組合，只要其能夠將入射光按照原路返回，即可作為諧振鏡使用。
在本實用新型中，需要使用到增益介質來實現光放大的效果。在本實用新型中，增益介質可以選用Nd:YAG晶體，其產生的受激發射光的波長為1064nm，處於紅外頻段，人的肉眼無法看見，適合無線認證的需要；此外，紅外頻段的光束比高頻段的光束的抗幹擾能力強，能夠有效提高認證成功率。除了Nd:YAG晶體外，Nd:YVO4晶體也是可作為增益介質的可選材料。Nd:YVO4晶體在1064nm處的受激發射截面是Nd:YAG的3倍，具有光損傷閾低，高斜率效率的優勢。當然，本領域的技術人員應當理解的是，在本實用新型中並不限定特定的材料作為增益介質，只要其能夠產生諧振光即可，技術人員可以依據實際需要選擇合適的增益介質。
本實用新型所提供的門禁認證端、光子門禁卡可以結合網絡、認證伺服器等設備，形成認證網絡。其結構圖如圖6所示。
門禁認證端1固定在門4的一側，門4由控制裝置控制其開關。控制裝置可以與門禁認證端1連接，也可以由伺服器3通過遠程連接進行控制。當光子門禁卡2與門禁認證端1建立諧振光路之後，光子門禁卡2所採集到的身份認證信息，例如指紋信息等，通過光信號，沿諧振光路發送至門禁認證端1，門禁認證端1在接收端身份認證信息後，通過與伺服器3的連接，確認該身份信息是否合法。當確認身份信息合法後，控制裝置控制門4開啟。
具體的控制流程如圖7所示。整個認證步驟由光子門禁卡發起，首先光子門禁卡被放置在門禁認證端的工作區間內，光子門禁卡與門禁認證端之間形成諧振光路。基於該諧振光路，門禁認證端通過諧振光為光子門禁卡無線供電。當產生的光電流足夠之後，光子門禁卡採集身份認證信息，例如使用者的指紋等，並將這些身份認證信息通過耦合到諧振光的方式發送給門禁認證端。門禁認證端從諧振光中將認證信息分離出來，並通過與伺服器的連接確認認證信息的合法性。當伺服器確認認證信息合法後，控制門開啟。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。