Naukowcy z TU Wien korzystają z trójwymiarowych ekranów z tworzyw sztucznych, aby perfekcyjnie kształtować belki Teraherca

Przechodząc od nowszego skupienia na materiałach do drukowania 3D, naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu (TU Wien) w Austrii badali sposoby kształtowania idealnej wiązki terahercowej i odnieśli sukces dzięki wydrukowanemu w 3D, precyzyjnie obliczonemu plastikowi screen.

Zespół badawczy TU Wien może wykorzystać ten prosty wydrukowany ekran 3D do precyzyjnego ukształtowania belek terahercowych w pożądane kształty. CD3D .

"Normalne tworzywo sztuczne jest przezroczyste dla wiązek terahercowych, podobnie jak szkło dla światła widzialnego. Jednak fale terahercowe nieco zwalniają, gdy przechodzą przez plastik "- wyjaśnia profesor Andrei Pimenov z Instytutu Fizyki Ciała Stałego w TU Wien. "Oznacza to, że grzbiety i doliny wiązki stają się nieco przesunięte - nazywamy to przesuwaniem fazy."

Pomyśl o szklanym soczewce optycznej, o środku grubszym niż krawędź. Kiedy wiązka światła trafi w środek obiektywu, spędza więcej czasu w szkle niż druga wiązka, która uderza w krawędź w tym samym czasie. Powoduje to, że wiązka światła środkowego jest bardziej opóźniona fazowo niż ta na krawędzi, która następnie zmienia kształt belki - na przykład szersza wiązka światła może skupiać się na pojedynczym punkcie. Naukowcy z TU Wien wykorzystali ten sam rodzaj przesunięcia fazowego do kształtowania wiązek terahercowych, choć daleko im do tej linii nauki.

"Nie chcieliśmy tylko mapować szerokiej wiązki na - mówi Jan Gosporadič, doktorant z zespołu profesora Pimenova. "Naszym celem było umożliwienie przeniesienia dowolnej wiązki w dowolny kształt."

Naukowcy osiągnęli to, wprowadzając precyzyjnie zaadaptowany, wydrukowany w 3D plastikowy ekran, o średnicy zaledwie kilku centymetrów, do Belka. Podczas procesu muszą regulować grubość ekranu od 0 do 4 mm, aby w kontrolowany sposób odchylić różne obszary belki. Następnie na końcu znajdą pożądany obraz lub kształt.

"Proces jest niezwykle prosty. Nie potrzebujesz nawet drukarki 3D o szczególnie wysokiej rozdzielczości - powiedział profesor Pimenov. "Jeśli dokładność struktury jest znacznie lepsza niż długość fali stosowanego promieniowania, to wystarczy - nie stanowi to problemu dla promieniowania terahercowego o długości fali 2 mm."

Zespół niedawno opublikował artykuł na temat ich praca, zatytułowana "Fałdki fazowe z nadrukiem 3D do kształtowania wiązki THz", w Applied Physics Letters; współautorzyto Gosporadič, A. Kuzmenko, Anna Pimenov, C. Huber i D. Suess z Uniwersytetu Wiedeńskiego, S. Rotter i profesor Pimenov.

Streszczenie brzmi: "Postęp w druku 3D otwiera się nowy sposób konstruowania niedrogich niestandardowych elementów terahercowych (THz) dzięki odpowiedniej rozdzielczości drukowania i przezroczystości THz materiałów polimerowych. Prezentujemy sposób obliczania, projektowania i wytwarzania płytki falowej THz, która moduluje fazę padającej wiązki THz (λ0 = 2,14 mm) w celu utworzenia predefiniowanego profilu intensywności optycznego wavefront na odległej płaszczyźnie obrazu. Nasze obliczenia przeprowadzono dla dwóch różnych intensywności docelowych przy użyciu zmodyfikowanego algorytmu Gerchberga-Saxtona. Uzyskane profile modulowania fazy zostały użyte do modelowania elementów polilaktydu, które zostały wydrukowane za pomocą dostępnej na rynku drukarki 3D. Wyniki przetestowano w konfiguracji eksperymentalnej THz wyposażonej w opcję skanowania i wykazali dobrą zgodność z teoretycznymi przewidywaniami. "

Naukowcy opracowali specjalną metodę obliczeniową, aby osiągnąć pożądany projekt dla swoich wydrukowanych ekranów 3D. Aby pokazać, jak wiele możliwych projektów zostało otwartych dzięki nowej metodzie kształtowania wiązki THz, zespół badawczy TU Wien wydrukował kilka różnych ekranów, w tym opcję, która kształtuje szeroką wiązkę w łatwo rozpoznawalny kształt logo uniwersytetu.

Profesor Pimenov powiedział: "To pokazuje, że prawie nie ma żadnych geometrycznych ograniczeń dla tej technologii. Nasza metoda jest stosunkowo łatwa do zastosowania, co prowadzi nas do przekonania, że ​​technologia zostanie szybko wprowadzona do użytku w wielu obszarach, a technologia terahercowa, która obecnie się pojawia, sprawi, że będzie ona bardziej precyzyjna i wszechstronna. "