3Dプリンターを利用して完璧なテラヘルツビームを実現

July, 17, 2018, Wien--ウィーン工科大学(TU Wien)は､テラヘルツビームの非常に正確な成形に成功した｡これに必要なすべては､3Dプリントした簡単なプラスチックスクリーンである｡
　テラヘルツ照射は広範なアプリケーションで使用でき､現在､研究室における材料分析や､空港でのセキュリティ検査に使用されている｡この照射波長は､ミリメートル範囲にあり､可視光の波長よりもはるかに大きい｡また､そのビームを操作し適切な形状にするには特殊な技術を必要とする｡TU Wienでは､テラヘルツビームの成形で大成功を収めた｡3Dプリンターで作製した､正確に計算されたプラスチックスクリーンの助けを借りて､テラヘルツビームは望み通りに成形できる｡
　TU Wien固体物理学研究所､Andrei Pimenov教授は､｢通常のプラスチックはテラヘルツビームには透明である｡ガラスが可視光に対して透明であるのと同じことだ｡しかし､テラヘルツ波は､プラスチックを透過する時に､わずかに減速する｡つまり､ビームの山と谷とがわずかにずれる､それを位相シフト(変位)と言う｣と説明している｡
　位相シフトを使ってビーム成形ができる｡単純化して言うと､ガラス製光学レンズと同じことが起こる｡レンズの中央が端よりも厚いと､中央のビームは､同時にレンズの端に入るビームよりも、ガラスの中で使う時間が長くなる｡したがって中央の光ビームは､端の光ビームよりも位相遅延が大きい｡これは､正にビーム形状を変え､光の広いビームを一点に集光することができる｡
　しかし､可能性はまだこれにつきるわけではない｡｢われわれは､広いビームを一点にマッピングしたいだけではない｡目標は､どんなビームでも任意の形状にできるようにすることである｣と研究チームのPhD学生､Jan Gosporadičは話している｡
　これは､精密に適合させたプラスチックスクリーンをビームに挿入することによって達成される｡スクリーンは､直径わずか数㎝､厚さは､0～4㎜の間で変化する｡ビームの異なるエリアの偏向が制御され､最終的に所望の画像になるように､スクリーンの厚さは､段階的に調整されなければならない｡その所望のスクリーンデザインを得るために特殊な計算方が開発された｡これを基にわれわれは､通常の3Dプリンターで適切なスクリーンを作製した｡
　Andrei Pimennovによると､そのプロセスは驚くほど簡単である｡特殊な高分解能の3Dプリンターさえ必要でない｡｢使用する放射の波よりも､構造の精度が大幅に優れていれば､それで十分である｡波長2㎜のテラヘルツ放射では､これは全く問題ない｣｡
　その技術の可能性を強調するために研究チームは､様々なスクリーンを作製した｡TU Wienロゴの形状にビームを広げるのは､その一つである｡