据麦姆斯咨询报道，奥地利维也纳技术大学研究人员长期致力于研究塑造完美太赫兹光束的方法，近期成功利用精确计算的3D打印塑料屏幕，完美塑造了太赫兹光束。TU Wien研究小组利用该简单的3D打印屏幕可将太赫兹光束精确地塑造为所需形状。

太赫兹（Terahertz）辐射

太赫兹（Terahertz，THz）光谱“隐藏”在红外线、微波等更为人熟知的电磁波中。太赫兹光谱及其辐射波长目前仍是个全新的研究领域，研究人员已了解到，太赫兹辐射可为成像及通讯等应用提供附加价值。如今，太赫兹常被应用于实验室材料分析及机场安检。太赫兹波长比可见光波长要长得多，在毫米范围内，且太赫兹光束只能通过特殊技术来实现操控。

据麦姆斯咨询报道，奥地利维也纳技术大学（Technical University of Vienna，以下简称TU Wien）的研究人员长期致力于研究塑造完美太赫兹光束的方法，近期成功利用精确计算的3D打印塑料屏幕，完美塑造了太赫兹光束。TU Wien研究小组利用该简单的3D打印屏幕可将太赫兹光束精确地塑造为所需形状。

像透镜，但更棒！

来自TU Wien固态物理研究所的Andrei Pimenov教授解释道：“普通塑料对太赫兹光束来说，就像玻璃对于可见光一样，是完全透明的。然而，太赫兹光波穿过塑料时，速度会稍微变慢，这就意味着光束穿过塑料后波峰和波谷会有些位移，我们称之为移相（phase shifting）。”

这就好比玻璃光学透镜，它的中间比边缘厚，因此穿过透镜中央的光束会比穿过边缘的光束花费更多时间。这会导致穿过透镜中间的光束比穿过边缘的光束延迟得多，光束形状会发生改变（即更宽的光束可聚焦在单点上）。TU Wien的研究人员使用相同类型的移相来塑造太赫兹光束，尽管他们的这项研究还远未完善。

Pimenov教授团队中的博士研究生Jan Gosporadic补充说：“我们不仅想把宽光束投射成一个单点，我们的终极目标是实现将任何光束塑造为想要的形状。”

3D打印屏幕

TU Wien研究人员通过在光束中插入一个直径仅为几厘米的精确调整的3D打印塑料屏幕，就完成了该目标。在此过程中，研究人员必须调整屏幕的厚度（0至4mm），以便使光束的不同区域以可控的方式偏转，最终形成理想的图像或形状。

Pimenov教授解释道：“这个过程其实非常简单。对于2 mm波长的太赫兹辐射来说，甚至并不需要分辨率很高的3D打印机，只要结构精度明显好于所使用的辐射波长就足够了。”

Jan Gospodaric和Andrei Pimenov教授在实验室中的合影

该团队最近在Applied Physics Letters《应用物理快报》杂志上发表了题为“3D-printed phase waveplates for THz beam shaping”的论文，合著者包括来自维也纳大学（University of Vienna）的Gosporadic, A. Kuzmenko、Anna Pimenov、 C. Huber和D. Suess，以及来自TU Wien的S. Rotter和Pimenov教授。

论文摘要：“源于3D打印技术的进步，3D打印可实现合适的打印分辨率以及聚合物材料的太赫兹通透性，为我们构建经济型定制太赫兹元器件提供了新的方法。为了在远距离图像平面上建立预先定义的光前强度分布，我们提出了一种计算、设计并制造太赫兹波片的方法，对入射太赫兹光束（λ0=2.14 mm）进行相位调制。我们针对两种不同目标强度使用了修正的Gerchberg-Saxton算法进行计算。所得到的相位调制曲线可用于对聚丙交酯进行建模，并采用市售3D打印机打印。测试结果在配备扫描选项的太赫兹实验装置中进行测试，其结果与理论预测具有很高的一致性。”

当屏幕插入光束时，会出现特定的图案：十字或TU Wien标志

研究人员开发了一种特殊的计算方法来实现其3D打印屏幕的设计。为了展示新型太赫兹波束成型方法设计的可能性，TU Wien研究小组3D打印出几种不同的屏幕，其中包括可将宽光束塑造成易于辨认的TU Wien大学标志。

Pimenov教授认为：“这表明，该项技术几乎没有任何几何限制。我们的方法应用起来相对容易，这让我们相信，该项技术可很快应用于许多领域，同时目前新兴的太赫兹技术将使其更加精确且通用。”

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