西安交大：3D打印超宽带太赫兹超材料吸波器

以下文章来源于PuSL高精度3D打印，作者为魔方精密。 ??江苏激光联盟陈长军转载

太赫兹波，指频率0.1-10 THz的电磁波，位于微波和红外线之间，属于电子学和光子学的过渡区间。由于光子能量低、穿透力强、特征光谱分辨率好等特性，太赫兹技术在生物传感、无损检测、高速无线通信等领域具有重要的应用前景。但是，由于自然界中的天然材料在太赫兹波段没有电磁响应，太赫兹波段的功能材料和器件非常稀缺，这也是太赫兹技术没有得到广泛应用的一个重要原因。太赫兹超材料，一种新型的周期性人工电磁材料，其性能主要取决于设计的结构。通过特定的结构设计，可以获得与自然界已知的电磁特性完全不同的电磁特性，从而实现丰富的功能器件。如吸波器、调制器和偏振转换器。目前，常见的太赫兹超材料主要采用光刻工艺制备，存在制备工艺复杂、加工成本高等问题。此外，目前的宽带吸收体往往采用上下重叠的多层结构设计，太赫兹频段所需的多步光刻工艺进一步增加了加工难度和成本。因此，探索无需光刻、低成本、简单高效的太赫兹器件制备方法，获得超宽带太赫兹吸收体，将有助于推动太赫兹技术的繁荣和发展。

近日，西安交通大学张留洋教授课题组提出了一种偏振不敏感的超宽带太赫兹吸收体设计及其制备方法。超宽带吸波器由堆叠在宝塔状底座表面的多层环形谐振器组成。通过重叠相邻谐振器的谐振模式来扩展带宽，最终通过堆叠12层圆形和环形谐振器来实现THz频段近乎完美的吸收。本研究结合微尺度3D打印技术（nanoArch S130，Morfang Precision）制备实验样品，实验测试结果验证了宽带吸收机制的准确性。该成果以“三维印刷超宽带太赫兹超材料吸收器”为题发表在国际期刊《物理评论应用》上。研究工作由西安交通大学机械工程学院博士生沉中磊和硕士生李胜南共同完成。

图1 面外形态的太赫兹吸收体结构示意图

图2？太赫兹超宽带吸收光谱

结合微尺度3D打印技术，超宽带太赫兹吸收体可以通过简单的三步骤过程。其中，周期性阵列的三维宝塔状结构采用表面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S130，魔方精密）加工而成。实验结果表明，得益于高精度微尺度3D打印技术，测得的宽带吸收光谱共振频率和吸收幅度与数值模拟结果吻合较好。

图3 太赫兹超宽带吸收体实验验证（其中单位周期Px=Py=185μm，顶部圆形谐振腔半径r12=10μm，叠环谐振腔宽度w=6μm，叠层厚度Dt=10μm）< /p>

此外，文章进一步证明了该制备方法在制备普通太赫兹窄带吸收体中的适用性。实验结果表明，两种太赫兹窄带吸收体的吸收光谱测试结果与数值模拟结果和理论结果吻合较好，表明基于微尺度3D打印技术的制备方法也可以在普通材料上达到同样的效果。太赫兹窄带吸收器。高质量的准备。

图4？太赫兹窄带吸收器实验验证

原文链接：

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/zonghexinwen/2021/0818/1139.html