一种太赫兹波准光学偏振片及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种太赫兹波准光学偏振片及其制备方法。该偏振片包含金属线栅状结构和聚合物基底。其制造方法是通过气溶胶喷印或者微接触印刷方法，将金属印刷在洁净、干燥的聚合物基底上，制作出具有线栅状结构的偏振片。其中所述的金属包括铝、金、银、铜中的一种，基底材料选自在太赫兹波段高透的聚合物薄膜。本发明专利技术利用电子印刷技术，可以实现一种低成本、高精度、应用更专业的偏振片制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
太赫兹(THz)波是指频率在0. I-IOTHz (波长30 μ m-3000 μ m)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。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术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，也更均勻，而且可以进行大规 模的生产。本专利技术的一个目的，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400 μ m。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15 μ m,且线栅结构的金属薄膜的 金属线宽度小于15 μ m，栅间距介于30 μ m到3000 μ m之间。实现本专利技术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1、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。实施本专利技术的技术方案，其有益效果为本专利技术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，也更均勻，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专利技术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。具体实施例方式为使本专利技术所述的更易于理解其实质 性特点及其所具有的实用性，下面便结合附图对本专利技术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专利技术保护范围不构成任何限制。如图1所示，本专利技术揭示了一种对太赫兹波段的电磁波具有遮蔽和透过功能的偏 振片，该偏振片能够应用在太赫兹波偏振器、光分束器、光隔离器、光调整器及光转换开关 等方面。其结构特征从图示可见为均勻的单层金属线栅结构叠加在基底上。其中，金属材 料为铝、金、银、铜中的一种材料，金属材料厚度小于15微米。基底材料为在太赫兹波段高 透的聚合体薄膜，包括聚丙烯、聚甲基戊烯等高分子聚合物其中的一种材料，薄膜厚度小于 400微米。线栅状结构的金属线宽度小于15微米，栅间距在30微米到3000微米之间。以下通过具体实施案例，对本专利技术偏振片的制备方法展开描述实施例一微接触印刷法首先制备干燥、清洁的双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)待用。将PDMS预聚物和固化 剂按10 1的质量比混合并搅勻，混合物浇注于硅模版上，静置2h待小气泡完全除去后， 置于烘箱中于65°C固化1. 5h。固化完成的PDMS冷却至室温后，将其从硅模板上剥离，得到 弹性印章。印章表面上的微结构与硅模板上的图形互补，大小等同。用ImL浓度为IOmmol -L"1 的ODT乙醇溶液淋浸PDMS印模.然后，在高速旋转机上以3000r · mirT1的速度旋转lmin， 将印模轻置于洁净的聚丙烯薄膜上，用手轻压数秒后轻轻剥离。在室温条件下，将带有模板化的ODT单分子层的聚丙烯薄膜浸入浓度为2. 5mmol -L"1的MUA乙醇溶液中约Ih.以使聚 丙烯薄膜其余部分自组装上末端为羧基的脂肪硫醇单分子层。将30 μ L浓度20 %的氢氧化 钠水溶液加入到ImL浓度5%的硝酸银水溶液中，形成棕色氧化银沉淀.向此混合液中滴加 浓度6%的氨水直至沉淀完全溶解形成+，然后加入浓度5%的硝酸银水溶液至 溶液变为浅棕色或黄色，再加入一滴浓度6%的氨水，溶液变透明。将0. 2mL甲醇和0. SmL 水加入到上述 +溶液中，将带有模板自组装单分子层的聚丙烯膜置于其中，密封 反应器，在60 80°C水浴中反应30min 40min，取出聚丙烯薄膜，用水彻底清洗，空气干 燥即可。实施例二 气溶胶喷印法本专利技术太赫兹波准光学偏振片的制备方法还可以用以下方法展开描述在聚甲基 戊烯衬底上用气溶胶喷印的打印方式，将金、银、铜等金属溶在易挥发的有机溶剂中，如乙 醇溶液中，制作金属墨水。通过调节气溶胶喷墨打印机的参数设置，将金属线之间的尺寸调 节在30微米到3000微米之间，控制墨滴直径不大于15微米的金属墨水均勻打印在聚甲基 戊烯薄膜上。在一定的温度下，随着溶剂的挥发，金属线会与聚甲基戊烯薄膜结合到一起， 从而获得一种在太赫兹波段的准光学偏振片。以上仅是本专利技术众多具体应用范例中的颇具代表性的一个实施例，对本专利技术的保 护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或是等效替换而形成的技术方案，均落在本专利技术 权利保护范围之内。权利要求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。2本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋春萍，马仙梅，王亦，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]