Terahertz -strålning kan användas för en mängd olika applikationer och används idag för flygplatssäkerhetskontroller lika mycket som för materialanalys i labbet. Våglängden för denna strålning ligger i millimeterområdet, vilket betyder att det är betydligt större än våglängden för synligt ljus. Det kräver också specialiserade tekniker för att manipulera balkarna och få dem i rätt form. På TU Wien, formning av terahertz-balkar är nu något av en rungande framgång:med hjälp av en exakt beräknad plastskärm som produceras på 3D-skrivaren, terahertz-balkar kan formas efter önskemål.

Som linser - bara bättre

"Normal plast är transparent för terahertz -balkar, på samma sätt som glas är för synligt ljus, "förklarar professor Andrei Pimenov från Institute of Solid State Physics vid TU Wien." Men terahertzvågor saktar ner lite när de passerar genom plast. Det betyder att strålens toppar och dalar blir lite förskjutna - vi kallar det fasförskjutning. "

Denna fasförskjutning kan användas för att forma en stråle. Exakt samma sak händer - i en mycket enklare form - med en optisk lins av glas:när linsen är tjockare i mitten än på kanten, en ljusstråle i mitten spenderar mer tid i glaset än en annan stråle som samtidigt träffar linsens kant. Ljusstrålarna i mitten är därför mer fasfördröjda än ljusstrålarna på kanten. Det är just det som får strålens form att förändras; en bredare ljusstråle kan fokuseras på en enda punkt.

Och ändå är möjligheterna långt ifrån uttömda. "Vi ville inte bara mappa en bred stråle till en punkt. Vårt mål var att kunna föra vilken stråle som helst i vilken form som helst, "säger Jan Gosporadič, en Ph.D. student i Andrei Pimenovs team.

Skärmen från 3D-skrivaren

Detta uppnås genom att sätta in en exakt anpassad plastskärm i balken. Skärmen har en diameter på bara några centimeter, dess tjocklek varierar från 0 till 4 mm. Skärmens tjocklek måste justeras steg för steg så att strålens olika områden avböjs på ett kontrollerat sätt, vilket resulterar i önskad bild i slutet. En särskild beräkningsmetod har utvecklats för att få önskad skärmdesign. Från detta kan vi sedan producera matchande skärm från en vanlig 3D-skrivare.

"Processen är otroligt enkel, "säger Andrei Pimenov." Du behöver inte ens en 3D-skrivare med en särskilt hög upplösning. Om konstruktionens precision är betydligt bättre än den använda strålningens våglängd, då räcker det – det här är inga problem för terahertzstrålning med 2 mm våglängd."

För att lyfta fram de möjligheter som tekniken erbjuder, teamet har producerat olika skärmar, inklusive en som ger en bred stråle i form av TU Wiens logotyp. "Detta visar att det knappast finns några geometriska gränser för tekniken, " säger Andrei Pimenov. "Vår metod är relativt lätt att tillämpa, vilket får oss att tro att tekniken snabbt kommer att introduceras för användning inom många områden och att den terahertz -teknik som för närvarande växer fram kommer att göra den lite mer exakt och mångsidig. "