Le rayonnement térahertz peut être utilisé pour une grande variété d'applications et est utilisé aujourd'hui pour les contrôles de sécurité dans les aéroports tout autant que pour l'analyse des matériaux en laboratoire. La longueur d'onde de ce rayonnement est de l'ordre du millimètre, ce qui signifie qu'il est nettement plus grand que la longueur d'onde de la lumière visible. Cela nécessite également des techniques spécialisées pour manipuler les poutres et leur donner la bonne forme. A la TU Vienne, la mise en forme des faisceaux térahertz est aujourd'hui un succès retentissant :à l'aide d'un écran en plastique précisément calculé réalisé sur l'imprimante 3D, les poutres térahertz peuvent être façonnées à volonté.

Comme les lentilles, mais en mieux

"Le plastique normal est transparent pour les faisceaux térahertz, de la même manière que le verre l'est pour la lumière visible, " explique le professeur Andrei Pimenov de l'Institut de physique des solides de la TU Wien. " Cependant, les ondes térahertz ralentissent un peu lorsqu'elles traversent le plastique. Cela signifie que les crêtes et les creux du faisceau se déplacent un peu - nous appelons cela un déphasage."

Ce déphasage peut être utilisé pour mettre en forme un faisceau. Il se passe exactement la même chose, sous une forme beaucoup plus simple, avec une lentille optique en verre :lorsque la lentille est plus épaisse au milieu que sur le bord, un faisceau lumineux au milieu passe plus de temps dans le verre qu'un autre faisceau qui frappe simultanément le bord de la lentille. Les faisceaux lumineux du milieu sont donc plus déphasés que les faisceaux lumineux du bord. C'est exactement ce qui fait changer la forme du faisceau; un faisceau de lumière plus large peut être focalisé sur un seul point.

Et pourtant, les possibilités sont encore loin d'être épuisées. "Nous ne voulions pas seulement mapper un faisceau large à un point. Notre objectif était de pouvoir amener n'importe quel faisceau dans n'importe quelle forme, " dit Jan Gosporadič, un doctorat étudiant dans l'équipe d'Andrei Pimenov.

L'écran de l'imprimante 3D

Ceci est réalisé en insérant un écran en plastique précisément adapté dans la poutre. L'écran a un diamètre de quelques centimètres seulement, son épaisseur variant de 0 à 4 mm. L'épaisseur de l'écran doit être ajustée pas à pas pour que les différentes zones du faisceau soient déviées de manière contrôlée, résultant en l'image désirée à la fin. Une méthode de calcul spéciale a été développée afin d'obtenir la conception d'écran souhaitée. À partir de là, nous pouvons ensuite produire l'écran correspondant à partir d'une imprimante 3D ordinaire.

"Le processus est incroyablement simple, " dit Andrei Pimenov. " Vous n'avez même pas besoin d'une imprimante 3D avec une résolution particulièrement élevée. Si la précision de la structure est nettement meilleure que la longueur d'onde du rayonnement utilisé, alors c'est suffisant - ce n'est pas un problème pour le rayonnement térahertz avec une longueur d'onde de 2 mm."

Afin de mettre en évidence les possibilités offertes par la technique, l'équipe a produit différents écrans, dont un qui apporte un large faisceau dans la forme du logo TU Wien. "Cela montre qu'il n'y a pratiquement pas de limites géométriques à la technologie, " explique Andrei Pimenov. " Notre méthode est relativement simple à appliquer, ce qui nous porte à croire que la technologie sera rapidement introduite pour une utilisation dans de nombreux domaines et que la technologie térahertz qui émerge actuellement la rendra un peu plus précise et polyvalente. »