波多野结衣中文无码,一区二区三区中文字幕人妻,日本福利一区二区三区四区,久久er99精品国产一区

產(chǎn)品推薦:氣相|液相|光譜|質(zhì)譜|電化學(xué)|元素分析|水分測(cè)定儀|樣品前處理|試驗(yàn)機(jī)|培養(yǎng)箱


化工儀器網(wǎng)>技術(shù)中心>專業(yè)論文>正文

歡迎聯(lián)系我

有什么可以幫您? 在線咨詢

基于金屬波導(dǎo)陣列和3D打印結(jié)構(gòu)的即插即用太赫茲多功能超器件

來源:深圳摩方新材科技有限公司   2024年12月13日 11:25  

超器件的出現(xiàn)為電磁波的操控提供了優(yōu)異的能力,尤其在天然材料稀缺的太赫茲波段。然而,大多數(shù)超器件在制造后功能固定且單一,難以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。雖然以往提出的有源調(diào)諧方案擴(kuò)展了超器件的功能,但這些方案依賴于外部可控激勵(lì)源,增加了系統(tǒng)的限制和復(fù)雜性。更為重要的是,傳統(tǒng)的太赫茲超器件制備方法大多基于半導(dǎo)體技術(shù),通常耗時(shí)長(zhǎng)且成本高,尤其在低頻太赫茲波段,面臨著更大的挑戰(zhàn)。

近年來,面投影微立體光刻(PμSL)作為一種新興技術(shù),憑借其定制化、快速制造、低成本大成型面積和高加工精度的優(yōu)勢(shì),成為制造大尺寸、高精度太赫茲超器件的理想選擇。值得注意的是,光敏樹脂在太赫茲波段表現(xiàn)出優(yōu)異的光學(xué)性能,然而,其低折射率導(dǎo)致制造的超器件通常只能實(shí)現(xiàn)單一功能,難以滿足多功能調(diào)諧的需求。因此,如何通過新型制造方案提升超器件的適應(yīng)性,成為高效且低成本制造太赫茲多功能超器件的關(guān)鍵問題。

為此,南開大學(xué)王曉雷教授研究團(tuán)隊(duì)提出了一種可重構(gòu)多功能超器件平臺(tái)。該平臺(tái)通過集成金屬波導(dǎo)陣列(MWA)和三維打印結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立且同時(shí)操控兩個(gè)正交偏振太赫茲波的偏振、相位和振幅。此外,通過調(diào)整金屬波導(dǎo)陣列中打印結(jié)構(gòu)的插入長(zhǎng)度,能夠靈活操控不同傳輸通道的光束振幅。相關(guān)成果以“Plug-and-play terahertz multifunctional metadevices based on metal waveguide arrays and 3D printed structures”為題,發(fā)表在期刊《Virtual and Physical Prototyping》上。南開大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)研究所的博士生胡浩為第一作者,王曉雷教授為通訊作者。




具體來說,研究團(tuán)隊(duì)基于金屬孔的異常透射、波導(dǎo)傳輸效應(yīng)以及等效介質(zhì)理論,將金屬孔和介質(zhì)柱的組合作為晶胞單元進(jìn)行超器件設(shè)計(jì)。在這種設(shè)計(jì)中,金屬孔的幾何特征與介質(zhì)柱的參數(shù)共同決定了諧振條件。通過調(diào)節(jié)這兩者的參數(shù),可以精確控制不同偏振通道的透射率和相位延遲。本研究中,在固定金屬孔陣列尺寸的前提下,設(shè)計(jì)了具有偏振選擇、光束偏轉(zhuǎn)和雙通道成像功能的超器件。通過更換三維打印結(jié)構(gòu),超器件可以在不同功能之間進(jìn)行重構(gòu)(如圖1所示)。


圖1 集成金屬波導(dǎo)陣列和三維打印結(jié)構(gòu)的太赫茲可重構(gòu)多功能超器件平臺(tái)示意圖



為了驗(yàn)證這一設(shè)計(jì),采用線切割電火花加工技術(shù)制造了金屬鋁波導(dǎo)陣列,并使用摩方精密microArch® S350(精度:25 μm)3D打印設(shè)備制備了由 16 × 16 個(gè)單元組成,周期分別為 2.7 毫米(0.9λ),高度為 5 毫米(≈1.67λ)的三維打印結(jié)構(gòu)(耐高溫光敏樹脂)。圖2展示了面投影微立體光刻的打印原理示意圖以及三維打印結(jié)構(gòu)和集成超器件的實(shí)物圖。通過搭建的連續(xù)太赫茲波光學(xué)測(cè)量系統(tǒng),研究人員對(duì)集成超器件進(jìn)行了表征,測(cè)量結(jié)果與模擬結(jié)果一致,實(shí)現(xiàn)了不同功能之間的重構(gòu),從而驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的有效性(如圖3-5所示)。

此外,盡管該超器件是針對(duì)0.1 THz的單頻太赫茲源所設(shè)計(jì),但通過縮放單元結(jié)構(gòu),能夠使其適用于其他太赫茲波段。同時(shí),金屬波導(dǎo)陣列也可以通過三維打印技術(shù)進(jìn)行制造。


圖2 PμSL打印原理示意圖和三維打印結(jié)構(gòu)及集成超器件實(shí)物圖




圖3 正交偏振太赫茲波的獨(dú)立偏振操控




圖4 正交偏振太赫茲波的獨(dú)立相位操控




圖5 正交偏振太赫茲波的相位和振幅的同時(shí)獨(dú)立操控



除了通過更換打印結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能重構(gòu)之外,該超器件特別的插入式組合設(shè)計(jì)還提供了額外的調(diào)控自由度。如圖6所示,不同偏振通道的透射率隨著插拔長(zhǎng)度的變化表現(xiàn)出不同的趨勢(shì)(以打印結(jié)構(gòu)A為例)。通過調(diào)節(jié)插拔長(zhǎng)度來調(diào)制透射光譜,有望應(yīng)用于動(dòng)態(tài)波前調(diào)制,這對(duì)于光學(xué)傳感器和自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)具有重要意義。



圖6 改變打印結(jié)構(gòu)與金屬波導(dǎo)陣列之間插拔長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)效果



綜上所述,本研究提出了一種新的模塊化設(shè)計(jì)方法,為太赫茲可重構(gòu)多功能超器件的開發(fā)提供了重要的理論與技術(shù)支持。這種設(shè)計(jì)方法不僅有助于多功能集成,還為高效、低成本制造太赫茲超器件提供了新的思路,尤其在雷達(dá)、無線通信和成像等領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用中具有廣闊的前景。

本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

免責(zé)聲明

  • 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
  • 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
  • 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
企業(yè)未開通此功能
詳詢客服 : 0571-87858618
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |