Quasioptische Komponenten für Terahertz-Frequenzen

Einleitung / Abstract

Die neuentwickelten Kunststoffcompound-basierten THz-Linsen zeichnen sich gegenüber konventionellen Komponenten durch erhöhte Abbildungsqualität, zu-sätzliche Funktionalität und niedrige Kosten aus. Durch Additivierung mit hochbrechenden Materialien erlaubt die in weiten Bereichen frei einstellbare Brechzahl eine bislang ungekannte Designflexibilität, die gemeinsam mit der durch die Spritzgusstechnologie ermöglichten freien Formgebung neue Horizonte für THz-Quasioptiken erschließt. Neben der industriellen Qualitätskontrolle, der Sicherheitstechnik, der Biotechnologie und der Astronomie finden sich auch Anwendungen in der hochbitratigen Kommunikation und vielen anderen Bereichen.

Hintergrund

THz-Quasioptiken, wie z.B. Freistrahl oder Substratlinsen, Wellenleiter und Anpassglieder sind ubiquitäre Bestandteile von THz- Messsystemen, wie sie in den oben aufgezählten Anwendungsszenarien zum Einsatz kommen. Bisher werden vorwiegend hoch dichtes Polyethylen, Polypropylen oder anderen Materialien aus der Gruppe der Polyolefine für diese Systemelemente genutzt, welche Brechungsindices zwischen 1,4 und 1,6 aufweisen. Gerade bei kurzbrennweitigen Linsen erweist sich der niedrige Brechungsindex als limitierender Faktor, da aus dicken Linsen starke Abbildungsfehler resultieren. Substratlinsen bilden hier eine Ausnahme: Diese werden bisher kostenintensiv aus hochreinem Silizium hergestellt, da sie impedanzangepasst zu GaAs-basierten Halbleitersubstraten sein müssen, um Totalreflexion in das Substrat hinein zu unterdrücken.

Lösung

Die neuentwickelten Kunststoffcompoundbasierten THz-Linsen zeichnen sich gegenüber konventionellen Komponenten durch erhöhte Abbildungsqualität, zusätzliche Funktionalität und niedrige Kosten aus. Bspw. können hochbrechende Compoundlinsen die bisher sehr teuren Silizium-Substratlinsen ersetzen. Weiterhin erlaubt die durch Additivierung mit hochbrechenden Materialien in weiten Bereichen frei einstellbare Brechzahl eine bislang ungekannte Designflexibilität, die gemeinsam mit der durch die Spritzgusstechnologie ermöglichten freien Formgebung neue Horizonte für THz-Quasioptiken erschließt.