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无模直写3D打印技术应用于可变柔性太赫兹波光子晶体的设计
2017-05-25  |          【 】【打印】【关闭

  太赫兹波是指频率在0.1 THz到10 THz范围的电磁波,波长大概在0.03 mm到3 mm范围,介于微波与红外之间。太赫兹波由于自身的特点,如THz脉宽在皮秒级可方便的进行时间分辨的研究、能量低不易破坏被检测物质、非极性物质吸收小可探测材料内部信息等等,给通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域带来了新的可能性。太赫兹技术的进一步发展,离不开相关的元器件以及太赫兹光学窗口方向研究的发展。然而,与其他工作频段的光子晶体一样,采用传统加工手段获得的太赫兹波光学窗口一旦制备成型之后,其光学特性就被定型,无法针对现实应用中不同检测对象做出探测频率的调整,制约着太赫兹探测技术的推广与进一步应用。

  近来,我们课题组和清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室的李勃研究员课题组合作,利用无模直写3D打印技术制备出柔性太赫兹波光子晶体。该柔性太赫兹波光子晶体不仅可以通过成分配比与三维几何构造等参数来调整本身对太赫兹波的响应,而且可以简单的通过施加力场(如拉伸、扭转)来调制该太赫兹波光子晶体的响应特性。该项技术成功突破了现有太赫兹波光学窗口一旦成型其光学特性就无法改变的局限,为可变太赫兹波光学窗口方向的研究提供了新的思路。相关技术已经申请国家发明专利,研究成果被领域内杂志期刊Advanced 0ptical Materials收录(DOI: 10.1002/adom.201600977)。该项研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进基金以及中国科学院金属研究所知识创新工程和深圳市科学技术计划等项目的支持。

图1 光子晶体在扭转作用下对太赫兹波的调制示意图。

图2 a柔性钛酸钡光子晶体示意图;b拉伸示意图;c扭转示意图;d光子晶体不同拉伸比例下光子带隙变化图;e光子晶体在不同角度扭转作用下光子带隙变化图。

 

环境功能材料研究部

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