[发明专利]一种利用3D打印技术制备太赫兹波导预制棒的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种波导预制棒的制作方法，属于太赫兹波导制备的技术领 域。主要涉及的是一种以3D打印制备太赫兹波导预制棒的方法。

背景技术

近年来，太赫兹波源和太赫兹波信号探测技术飞速发展，推动太赫兹波 技术系统的水平不断上升。缺乏有效的太赫兹波导，现有太赫兹波技术系统 中太赫兹波信号主要依赖于自由空间传播，控制难，损耗大，极大地限制了 太赫兹波技术的应用推广。太赫兹波导研究探索创新，已成为目前的一个研 究热点。奥克兰大学NurfinaYudasari等人在2014年10月20号光学快报 (OPTICSEXPRESS)第26042页至第26054页的文章中公开了利用3D打印技术制 作出一种十二个圆形空气孔包围芯区的太赫兹波导,其材料为UV固化的聚合 物，未经预制棒阶段而直接打印出来，只适合于工作波长较长的太赫兹波导 制作，且横截面结构中空气孔均为无锐角的圆形空气孔，纵向结构无变化， 制作材料单一。2013年7月8日，犹他大学ShashankPandey等人在2013年10 月21号光学快报(OPTICSEXPRESS)第24422页至第24430页的文章中公开了利 用3D打印技术进行带有周期性矩形槽的平板波导、y分支器波导及弯曲波导 的制作方法,制作波导横截面结构中空气孔均为无锐角的圆形空气孔，制作 材料单一。为拓展太赫兹波导结构设计自由度,迫切需要一种能够简便制作 带有锐角结构的横截面且可改变纵向结构的太赫兹波导制作新方法。

发明内容

针对带有锐角微结构复杂横截面且纵向可变的太赫兹波导的制作，本发 明提出一种利用3D打印机按照波导立体结构逐片打印以形成太赫兹波导预 制棒进而拉制成太赫兹波导的方法。该方法极大地简化了制作工艺，降低了 带有锐角微结构复杂横截面且纵向可变的太赫兹波导预制棒的制作成本，为 后续拉制出具有优越传输性能的太赫兹波导，提供了很好的基础。

本发明提出的以3D打印制备太赫兹波导预制棒的方法，是通过以下技 术方案实现的：

利用计算机制图软件画出太赫兹波导预制棒立体结构；在3D打印机喷 头内加入相应的太赫兹波导材料，以3D打印的方式逐片打印，最终打印出 太赫兹波导预制棒。其中，太赫兹波导预制棒横截面结构，为具有锐角结构 的横截面结构，或为沿预制棒轴向变化的横截面结构；太赫兹波导材料，为 聚合物或金属材料，或为聚合物和金属组成的超材料；聚合物材料，为聚苯 乙烯或聚氟乙烯或环状丙稀树脂或聚碳酸酷或石墨烯或聚四氟乙烯或环烯 烃共聚物(COC)或聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)，或为这些聚合物中的一部分组 成的超材料；金属材料，为铜或铝或金或银或锡，或为这些金属中的一部分 组成的超材料；沿预制棒轴向变化的横截面结构，为沿预制棒纵向按光栅结 构变化的横截面结构，或为沿预制棒纵向按微环谐振腔结构变化的横截面结 构；具有锐角结构的横截面结构,为具有三角形或五角星形或六角星形锐角 结构的横截面结构。

本发明具有以下显著的有益效果：

1.带锐角横截面微结构的实现，可极大地提升太赫兹波导得结构设计 维度，能制作出管束堆积法和组合填充法等传统制作方法难以实现的带有锐 角微结构横截面的太赫兹波导预制棒，对于高熔点金属丝在太赫兹波导中的 嵌入，各种奇异传输性能太赫兹波导的探索，以及相应功能器件的研制，均 提供了更为广阔的天地。

2.极大地简化了具有复杂横截面微结构太赫兹波导的实现工艺。带锐 角微结构横截面且纵向可变的太赫兹波导预制棒，按照传统工艺实现难度大。 本发明大大简化了相应的实现工艺难度。对带锐角微结构和纵向可变横截面 结构太赫兹波导预制棒的拉制，即可实现多种具有复杂横截面结构的太赫兹 波导的制作。

3.实现系统结构简单，成本低廉。整个实现系统，仅需要一台3D打 印机和相应的太赫兹波导制作材料，以及配备绘图软件的计算机。

附图说明

图1.1为采用本发明的方法制作的实施例一预制棒立体结构图。

图1.2为采用本发明的方法制作的实施例一预制棒横截面结构图。

图2.1为采用本发明的方法制作的实施例二预制棒的侧视图。

附图标号

1.1为预制棒包层，1.2为预制棒外层空气孔，1.3为预制棒内层空气孔， 1.4为预制棒空气芯区，1.5为预制棒内部正五角星结构；