THz材料
- 公司名稱(chēng) 深圳維爾克斯光電有限公司
- 品牌 其他品牌
- 型號(hào)
- 產(chǎn)地
- 廠商性質(zhì) 代理商
- 更新時(shí)間 2023/1/31 14:54:17
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| 供貨周期 | 一個(gè)月 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 綜合 |
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TPX, PE和PTFE，硅,，石英和藍(lán)寶石，太赫茲材料
太赫茲波指的是介于微波和中紅外波段的電磁波,，頻率為0.1-10THz (3mm-30μm) 。 THz波的特點(diǎn)是可以穿透生活中常見(jiàn)的的物質(zhì)材料（皮膚,，塑料,，衣服等等）,，且由于光子能量低，不會(huì)造成和離子輻射（X光）一樣的危害,。因?yàn)檫@一特質(zhì),，其能夠應(yīng)用在安保檢查,，THz成像領(lǐng)域,，半導(dǎo)體特征分析，化學(xué)組成分析和生物研究領(lǐng)域,。
HRFZ-Si是傳統(tǒng)的太赫茲元件中常用的太赫茲,，它在THz波段有很好的透過(guò)率。同時(shí),，我們也研究了可應(yīng)用在THZ波段的其他材料。包括THz有機(jī)材料(TPX, PE和PTFE),，THz晶體材料（如硅,，石英和藍(lán)寶石）,，其總結(jié)如下：
太赫茲材料總結(jié)：
TPX, PE和PTFE等太赫茲有機(jī)材料，在200-1000 µm之間,，透過(guò)率基本一致，達(dá)到80-90%,。當(dāng)然,，他們也可以應(yīng)用于更大的波長(zhǎng),。
硅，石英和藍(lán)寶石等晶體太赫茲材料,，由于反射損耗，在太赫茲波段的透過(guò)率相對(duì)較低,。如硅材料,，從50 µm開(kāi)始,，透過(guò)率為50-54%；而石英材質(zhì),，從120 µm開(kāi)始，透過(guò)率>70%,；對(duì)于1-2mm厚的藍(lán)寶石,，從350 µm開(kāi)始，透過(guò)率>50%,。
一,，晶體材料
晶體如硅,，石英和藍(lán)寶石在THZ光學(xué)元件中都是常用的材料。
高阻硅(HRFZ-Si)
除去昂貴的人造鉆石,，高阻硅是晶體材料中適合寬大波長(zhǎng)范圍的THz材料，范圍1.2 µm-1000µm,。THz領(lǐng)域技術(shù)能夠快速發(fā)展，就是歸功于HRFZ-Si材料的出現(xiàn),，其局域成本低,，尺寸大且易于大量生產(chǎn)制造,。Tydex公司提供的HRFZ-Si材料能在1000μm波段中50-54%的透過(guò)率。(還可用于3000甚至8000μm更大的波長(zhǎng)),。
石英晶體
Z-cut的石英晶體是傳輸50 µm以上波長(zhǎng)的較好材料之一。Z-cut的石英晶體窗口鏡傳輸可見(jiàn)光,，很容易用He-Ne激光器來(lái)調(diào)準(zhǔn)直,。
由于色散非常大,，石英晶體材料的透鏡將對(duì)可見(jiàn)和遠(yuǎn)紅外的產(chǎn)生不同的焦距。如果需要對(duì)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直,，那就必須考慮透鏡的色散：
石英晶體是雙折射材料，如果電磁波的偏振態(tài)很重要,，那就必須考慮雙折射問(wèn)題,。我們用X-cut的石英晶體來(lái)制作λ/2和λ/4的THZ波片,。
藍(lán)寶石
藍(lán)寶石和石英晶體一樣，對(duì)于THZ波段和可見(jiàn)光波段是透明的,?？梢詮南旅鎴D看出，對(duì)于>600 µm波段,，光譜傳輸曲線(xiàn)并不取決于厚度的測(cè)量誤差,。在小于600 µm 波段,，樣品的厚度從1到5mm，透過(guò)率變化很大,。對(duì)于薄的樣品，在很短的波長(zhǎng),，透過(guò)率就已經(jīng)飽和了。
就象 HRFZ-Silicon一樣,藍(lán)寶石也可以在光電導(dǎo)天線(xiàn)上,，因?yàn)樗麄儗?duì)于THZ波段的折射率幾乎一樣,。
二,，有機(jī)太赫茲材料，聚合物
在大量聚合物中,，有一些對(duì)THZ波是透明的，反射率很低,。一般意義上說(shuō),，較好的太赫茲材料是TPX (polymethylpentene), polyethylene (PE), polypropylene (PP),和polytetrafluoroethylene (PTFE or Teflon).對(duì)于長(zhǎng)波長(zhǎng),，這些聚合物的透過(guò)率曲線(xiàn)也很平坦。 對(duì)于短波長(zhǎng),，主要是<200 µm,內(nèi)部的不均勻性就會(huì)導(dǎo)致一些散射和波動(dòng),。也就是說(shuō),，聚合物對(duì)短波長(zhǎng)呈現(xiàn)出不透明的特點(diǎn)。
2.1 Polymethylpentene (TPX)
TPX 是所有已知聚合物中較輕的,。它對(duì)紫外,，可見(jiàn)和THZ波段是透明的,。當(dāng)然也就是可以用He-Ne激光器來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)直,。該聚合物折射率約為1.46，和波長(zhǎng)關(guān)系不大,。
TPX對(duì)mm波的傳輸損耗非常低。它有非常優(yōu)良的熱阻,，并且能抗一些商用的化學(xué)品的腐蝕,。
TPX的主要參數(shù)：
TPX是很硬的固體材料,，可以用來(lái)加工成不同的光學(xué)元件，如透鏡和窗口鏡,。而且通常TPX還可用在CO2激光泵浦分子激光的系統(tǒng)中作為輸出窗口鏡。因?yàn)樗鼘?duì)整個(gè)THZ波段都是透明的,，并且可以反射10微米的泵浦光,。TPX窗口鏡還可以在低溫保持器中作為“冷”窗口。因?yàn)?span style=";padding: 0px">TPX在THZ波段的透明度和溫度無(wú)關(guān),，折射率的溫度系數(shù)3.0*10-4 K-1 (for the range 8-120 K)。
和其他用在THZ波段的材料比較,，TPX的特性更好,，例如它是Picarin (Tsurupica)透鏡很好的替代品,。另外，TPX更便宜,，而且比Picarin更容易獲得,。
2.2 Polyethylene (PE)
PE是輕的彈性晶體材料,。它可以加熱到110°C，也可以冷卻到-45 ÷ -120°C,。PE擁有良好的介電特性,，防腐蝕性和抗輻射性,。但是，它在紫外波段和油膩的環(huán)境下不夠穩(wěn)定。在生物學(xué)上來(lái)講,，PE很不活躍,，很容易處理,。在23°C下密度為0.91-0.925 g/cm3，張力流限為8-13 MPa,，彈性模數(shù)為118 - 350 MPa,，在很寬的光譜范圍內(nèi)折射率都約為1.54。通常,，高密度的polyethylene (HDPE)也來(lái)作為組件材料。除了作為厚透鏡和窗口鏡,，薄的HDPE還可用來(lái)作為THZ偏振片,。我們用HDPE作為Golay Cell的窗口鏡,。
很遺憾, HDPE對(duì)可見(jiàn)光的透過(guò)率非常低,，因此，它不能用來(lái)作為光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直元件,。
我們還應(yīng)該注意到HDPE的THZ透射率并不取決于溫度,，因此可以作為低溫保持器的窗口鏡,。折射率的溫度系數(shù)為6.2*10-4 K-1 (for the range 8-120 K)。
2.3 Polytetrafluoroethylene (PTFE, Teflon, in Russian - Ftoroplast)
PTFE 在室溫下是一種白色的固體,，密度約為2.2 g/cm3,。熔點(diǎn)為327°C, 在-73°C 到 204°C溫度范圍內(nèi)它的主要特點(diǎn)都差別不大,，在比較寬的波段范圍內(nèi)，折射率都約為1.43,。
由于對(duì)1-7 µm波段范圍內(nèi)透明度都很高,，PTFE薄片通常用來(lái)制作IR偏振片,。這種偏振片的價(jià)格比晶體材料的便宜。這樣就使他們?cè)?span style=";padding: 0px">IR偏振應(yīng)用中能夠得到大量使用,。
PTFE的主要參數(shù)：
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