Naukowcy 3D Drukują skuteczny falowód Teraherc

W artykule zatytułowanym "Beztlenowy falowód z wydrukiem 3D THP o niskiej stratności", grupa naukowców omawia wykorzystanie drukowania 3D do tworzenia funkcjonalnych urządzeń THz, takich jak soczewki terahercowe, płytki fazowe, falowody i wiele innych. Drukowanie 3D to niedrogi, prosty i skuteczny sposób tworzenia tych urządzeń, podkreślają.

"Dlatego połączenie niskonakładowego falowodu dielektrycznego i taniego drukowania 3D pomoże przebić się wąskie gardła i realizują zdalne aplikacje THz ", stwierdzają naukowcy. "Artykuł koncentruje się na projektowaniu, wytwarzaniu i charakteryzowaniu nowego niskoprądowego falowodu 0,1 THz. Jego teoretyczna strata jest tak niska jak 0,009 cm-1, a zmierzona strata wynosi 0,015 cm-1. Wyniki eksperymentalne pokazują, że proponowany falowód pusty nie tylko zmniejsza straty transmisji fali terahercowej, ale także może skutecznie zlokalizować pole terahercowe i ograniczyć kąt rozbieżności wiązki terahercowej. "

Naukowcy wykorzystali PLA aby stworzyć falowód pusty. Najpierw musieli wydrukować 3D dysk z PLA, aby uzyskać parametry elektromagnetyczne materiału. Dysk został wydrukowany na drukarce Ultimaker 3D i charakteryzuje się terahercową spektroskopią w dziedzinie czasu (THz-TDS).

"Po tym projekcie można było rozpocząć projektowanie falowodu pustego" - kontynuują naukowcy. Pierwszym krokiem jest zaprojektowanie przekroju falowodu opartego na modelu falowodu antyrezonansowego i narysowanie dwuwymiarowego wykresu przekroju poprzecznego. Po drugie, wykres jest importowany do oprogramowania do symulacji elementów skończonych (Comsol Multiphysics), a większy okrąg wokół przekroju jest narysowany jako idealnie pasująca warstwa. Po trzecie, różne materiały i odpowiadający im współczynnik załamania są wybierane, a model projektowy jest zazębiony. Na koniec, zgodnie z symulacją, można uzyskać efektywny współczynnik załamania różnych trybów przesyłanych w centralnym otworze powietrza w falowodzie pustym. "

Falowód pusty o długości 90 cm został następnie wydrukowany 3D i scharakteryzowany . Aby zweryfikować wpływ lokalizacji falowodu na falę THz, naukowcy zmierzyli kąt rozbieżności THz na końcu falowodu. Zmierzona utrata wyniosła 0,015 cm-1. Wyniki eksperymentalne wykazały, że falowód pusty może nie tylko zmniejszyć straty transmisji fali terahercowej w powietrzu, ale także skutecznie zlokalizować falę terahercową. Naukowcy wywnioskowali, że zdalne, tanie wykrywanie THz iObrazowanie można osiągnąć w przyszłości dzięki opracowaniu elastycznych i dłuższych falowodów o pustych oczkach.

Autorami publikacji są Pengfei Qi, Weiwei Liu i Cheng Gong.