Formning af terahertz-stråler med ekstrem høj præcision via 3D-udskrivning

Terahertz -stråling kan bruges til en lang række applikationer og bruges i dag til sikkerhedskontroller i lufthavnen lige så meget som til materialeanalyse i laboratoriet. Bølgelængden af ​​denne stråling er i millimeterområdet, hvilket betyder, at det er betydeligt større end det synlige lyss bølgelængde. Det kræver også specialiserede teknikker til at manipulere bjælkerne og få dem i den rigtige form. På TU Wien, at forme terahertz-bjælker er nu noget af en bragende succes:ved hjælp af en præcist beregnet plastskærm produceret på 3D-printeren, terahertz bjælker kan formes efter ønske.

Ligesom linser - kun bedre

"Normal plast er gennemsigtig for terahertz bjælker, på samme måde som glas er til synligt lys, "forklarer prof. Andrei Pimenov fra Institute of Solid State Physics på TU Wien." terahertz -bølger bremser lidt, når de passerer gennem plastik. Det betyder, at bjælkens kam og trug bliver lidt forskudt - vi kalder det faseforskydning. "

Denne faseskift kan bruges til at forme en stråle. Præcis det samme sker - i en meget enklere form - med en optisk linse af glas:når linsen er tykkere i midten end på kanten, en lysstråle i midten tilbringer mere tid i glasset end en anden stråle, der samtidigt rammer kanten af ​​linsen. Lysstrålerne i midten er derfor mere faseforsinkede end lysstrålerne på kanten. Det er præcis det, der får formen af ​​strålen til at ændre sig; en bredere lysstråle kan fokuseres på et enkelt punkt.

Og alligevel er mulighederne stadig langt fra udtømte. "Vi ville ikke bare kortlægge en bred stråle til et punkt. Vores mål var at kunne bringe enhver stråle i enhver form, "siger Jan Gosporadič, en ph.d. elev i Andrei Pimenovs team.

Skærmen fra 3D-printeren

Dette opnås ved at indsætte en præcist tilpasset plastskærm i bjælken. Skærmen har en diameter på blot et par centimeter, dens tykkelse varierer fra 0 til 4 mm. Skærmens tykkelse skal justeres trin for trin, så bjælkens forskellige områder afbøjes kontrolleret, hvilket resulterer i det ønskede billede i slutningen. En særlig beregningsmetode er udviklet for at opnå det ønskede skærmdesign. Fra dette kan vi derefter producere den matchende skærm fra en almindelig 3D-printer.

"Processen er fantastisk enkel, "siger Andrei Pimenov." Du behøver ikke engang en 3D-printer med en særlig høj opløsning. Hvis strukturens præcision er væsentligt bedre end bølgelængden for den anvendte stråling, så er det nok - det er ikke noget problem for terahertz -stråling med en bølgelængde på 2 mm. "

For at fremhæve mulighederne ved teknikken, teamet har produceret forskellige skærme, herunder en, der bringer en bred stråle i form af TU Wien -logoet. "Dette viser, at der næsten ikke er nogen geometriske grænser for teknologien, "siger Andrei Pimenov." Vores metode er relativt let at anvende, hvilket får os til at tro, at teknologien hurtigt vil blive introduceret til brug på mange områder, og at den terahertz -teknologi, der i øjeblikket er i gang, vil gøre den lidt mere præcis og alsidig. "