[发明专利]一种太赫兹波准光学偏振片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于宽波段太赫兹波段的偏振片及其制造方法，该偏振片利用电子印刷技术制造，可以实现大规模、低成本的生产。

背景技术

太赫兹(THz)波是指频率在0.1-10THz(波长30μm-3000μm)范围内的电磁波。在频谱图上它位于微波与红外光之间，因而在电磁波频谱中占有很特殊的位置。许多年来，由于缺乏切实可行的THz波产生方法和检测手段，人们对THz波段的特性知之甚少，以致于太赫兹波科学技术的应用发展受到很大的限制，成为电磁波谱中有待进行全面研究的最后一个频率窗口，被称为电磁波谱中的“THz空隙”。在实际应用中，除了THz源和探测器这两个重要环节备受关注外，THz的功能器件也受到了极大的重视。如太赫兹波偏振器，这种准光学偏振器不仅可以用在雷达上，还可以用在通信方面，在光分束器、光隔离器、光调整器及光转换开关等方面都将有广泛的应用。

目前市场上已有的一种太赫兹波偏振片是无支撑金属线栅，由固定在环形框架上的钨丝网构成。虽然无支撑金属线栅偏振器偏振性能好，但由于钨丝尺寸太小，制作起来比较困难，而且钨丝网容易损坏，使得其生产成本较高。另外一种以聚乙烯材料为基底的偏振器，虽然其加工成本比无支撑金属线栅偏振器低，但由于其采用刻画光栅的方法在基底上先刻画出一系列锯齿状的槽面，然后在凹槽的一面涂上铝膜。这种偏振器的缺点是光栅刻画间距的周期性变化误差容易产生的罗兰鬼线和刻划的不规则性及损伤，容易产生的散射光。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的旨在提出一种太赫兹波准光学偏振片及其制备方法，采用在太赫兹波段高透的聚合体薄膜作为基底的有支撑线栅状金属结构，与无支撑金属线栅偏振器和聚乙烯偏振器相比，制作起来更容易、方便，也更均匀，而且可以进行大规模的生产。

本发明的一个目的，将通过以下技术方案来实现：

一种太赫兹波准光学偏振片，为在基底材料上生成有线栅结构的金属薄膜，其特征在于：所述基底材料为在太赫兹波段高透的聚合体薄膜，薄膜厚度小于400μm。所述聚合体薄膜为基于高分子聚合物形成的薄膜，其中所述高分子聚合物至少包括成膜后在太赫兹波段高透的聚丙烯和聚甲基戊烯。

进一步地，前述的一种太赫兹波准光学偏振片，其中该金属薄膜包括铝、金、银、铜其中之一的金属材料所形成的薄膜，金属薄膜的厚度小于15μm，且线栅结构的金属薄膜的金属线宽度小于15μm，栅间距介于30μm到3000μm之间。

实现本发明上述第二个目的的技术方案是：

一种太赫兹波准光学偏振片的制备方法，其特征在于包括步骤：I、制备清洁、干燥的聚合物薄膜基底；II、采用微接触印刷或气溶胶喷印的电子印刷法结合水浴法，在聚合物薄膜基底上制备形成宽度、栅间距一定的线栅结构的金属薄膜。

进一步地，前述一种太赫兹波准光学偏振片的制备方法，采用微接触印刷的电子印刷法，其中步骤II之前还包括制备PDMS印模的工艺步骤，该PDMS印模表面具有与线栅结构相互补、且淋浸有ODT单分子层模块化的图形。

更进一步地，前述一种太赫兹波准光学偏振片的制备方法，步骤II中，PDMS印模通过微接触压印将ODT单分子层模块化的图形转移至聚合物薄膜基底，并用MUA的乙醇溶液在聚合物薄膜基底上自组装形成末端为羧基的脂肪硫醇单分子层，然后在金属氨离子溶液中水浴反应一定时间，取出、清洗并干燥聚合物薄膜。

实施本发明的技术方案，其有益效果为：

本发明提出了一种在太赫兹波段高透的聚合物薄膜基底上用电子印刷技术加工金属线也可以实现偏振性能，提供一种准光学太赫兹波偏振器及其低成本、大规模、高精度的制备方法。利用电子印刷技术，可以制得更薄、轻、及灵活的偏振片，由于其光学特征可订制，可以实现更专业的应用。与无支撑金属线栅偏振器和聚乙烯偏振器相比，制作起来更容易、方便，也更均匀，也可以进行大规模的生产。

附图说明

下面结合具体实施例及其附图对本发明创新实质作进一步地详细说明：

图1是太赫兹波准光学偏振片的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明所述的一种太赫兹波准光学偏振片及其制备方法更易于理解其实质性特点及其所具有的实用性，下面便结合附图对本发明作进一步的详细说明。但以下关于实施例的描述及说明对本发明保护范围不构成任何限制。