Wed Dec 11 2019

12 11

3D-geprinte optica voor Terahertz-toepassingen

23/11/2019

Door Ad Spijkers

Terahertz-golven worden beschouwd als de hoop op nieuwe technologieën in geneeskunde, communicatie en beveiligingstechnologie. De basis hiervoor zijn nieuwe optische componenten.


     

Onderzoekers van de Technische Universität Braunschweig hebben nu hiertoe zogenaamde diffractieroosters geproduceerd en wel via een 3D-printproces. Hun metingen hebben aangetoond dat de roosters een gerichte manipulatie van hoogfrequente straling mogelijk maken. Dienovereenkomstig kunnen optische componenten voor Terahertz-golven snel en betrouwbaar worden vervaardigd en in nieuwe toepassingen worden onderzocht.

Diffractieroosters

De diffractieroosters zijn vijf bij vijf centimeter groot, hun oppervlak bestaat uit periodiek herhaalde structuren. Om de diffractie van de straling te analyseren, is nauwkeurige productie van de roosters een voorwaarde. Hiervoor gebruikt het Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik (EMG) van de TU Braunschweig een stereolithografieprinter. Na het afdrukken worden de diffractieroosters voorzien van een dunne laag goud. Dit verhoogt de reflectie van de structuren.

In stereolithografie worden vloeibare lichtgevoelige harsen gestold met een laser. Dit kan gebeuren met een extreem hoge nauwkeurigheid: in het micrometerbereik. Op deze manier kunnen snel en reproduceerbaar zeer nauwkeurige voorwerpen van kunststof worden geproduceerd.

Om de kwaliteit te verbeteren, wordt het oppervlak van de 3D-geprinte diffractieroosters onder de loep genomen. Wetenschappers van het EMG onderzoeken hun ruwheid en meten de afgebogen straling. Voor dit doel is een in het instituut ontwikkelde Terahertz-scanmicroscoop beschikbaar die de stralingsverdeling driedimensionaal registreert en meetbaar maakt.

Terahertz-straling

Terahertz-straling is elektromagnetische straling waarvan de frequentie boven microgolven en onder zichtbaar licht ligt. Dit frequentiebereik is in het verleden wegens het gebrek aan bronnen en sensoren zelden gebruikt voor technische toepassingen. De relatief hoge frequenties beloven interessante toepassingsscenario's, bijvoorbeeld als snelle transmissietechnologie in mobiele communicatie, in de geneeskunde en voor de analyse van weefsel- en ademlucht. Hoogfrequente straling wordt bijvoorbeeld gebruikt in de vorm van detectoren op de luchthaven. De straling is onschadelijk voor mensen, bereikt een goede ruimtelijke resolutie en kan veel niet-metalen materialen binnendringen.