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Bringt man in Strahl eine der Blenden ein, entstehen Muster © TU Wien
Bringt man in Strahl eine der Blenden ein, entstehen Muster © TU Wien

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Forscher manipulieren Terahertzstrahlung gezielt mit Kunststoffblende

10.07.2018

Eine relativ einfache Methode, mit der Terahertzstrahlung beliebig manipuliert werden kann, haben Physiker der Technischen Universität (TU) Wien im Fachjournal "Applied Physics Letters" vorgestellt. Mittels spezieller, im 3D-Drucker angefertigter Kunststoffblenden, die in den Strahl gehalten werden, erzeugten sie beliebige Muster, hieß es in einer Aussendung der Uni.

Die Wellenlänge der Teraherzstrahlung liegt im Millimeterbereich. Sie ist damit größer als jene des sichtbaren Lichts. Das heißt auch, dass Methoden zur Manipulation sichtbaren Lichts im Bereich der Terahertzstrahlung, die etwa bei den Sicherheitskontrollen auf Flughäfen oder bei Materialanalysen eingesetzt wird, nicht greifen.

Effekt der "Phasenverschiebung" genutzt

"Gewöhnliches Plastik ist für Terahertz-Strahlen durchsichtig, ähnlich wie Glas für sichtbares Licht. Allerdings werden die Terahertz-Wellen, wenn sie sich durch Kunststoff bewegen, ein bisschen abgebremst. Das bedeutet, dass die Wellenberge und Wellentäler des Strahls ein wenig verschoben werden - man nennt das eine Phasenverschiebung", so Andrei Pimenov vom Institut für Festkörperphysik der TU Wien.

Diesen Effekt machen sich die Wiener Forscher bei ihrem Ansatz zunutze: Zuerst berechnen sie nach einer eigens entwickelten Methode exakt, wie das nur wenige Zentimeter und zwischen null und vier Millimeter dicke Stück Kunststoffblende aufgebaut sein muss, um den Strahl wie gewünscht zu verändern. Nach dieser Bauanleitung wird die Blende dann im 3D-Drucker hergestellt. Legt man das Werkstück dann in den Strahl, werden dadurch unterschiedliche Bereiche genau so abgelenkt, dass nach der Passage das gewünschte "Bild" entsteht.

Das Verfahren besteche vor allem durch seine Einfachheit, so Pimenov. Um die Blenden zu erzeugen brauche es "nicht einmal einen 3D-Drucker mit besonders hoher Auflösung. Es genügt, wenn die Präzision der Struktur deutlich besser ist als die Wellenlänge der verwendeten Strahlung". Dem neuen Verfahren seien jedenfalls kaum geometrische Grenzen gesetzt, wie Tests zeigen. Plimenov: "Wir glauben daher, dass sich die Technik rasch in vielen Bereichen einsetzen lässt und die derzeit aufstrebende Terahertz-Technik ein Stück präziser und vielseitiger macht."

Service: https://dx.doi.org/10.1063/1.5027179

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