原文来源：澳大利亚研究理事会（ARC）变革性超构光学系统卓越中心，原文编辑：Gaby Clark，审校：Robert Egan；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 刘若水 编译

实验室中的 Oleg Kameshkov。图片来源：澳大利亚研究理事会（ARC）变革性超构光学系统卓越中心

    澳大利亚研究理事会变革性超构光学系统中心（TMOS）的物理学家在为太赫兹实验寻找一种关键器件时，遇到了成本方面的难题：他们需要一种称为线栅偏振器的微型光学器件，但其单价高达数千美元。

    澳大利亚国立大学 TMOS 的 Ilya Shadrivov 教授表示：“我们在开展太赫兹频段相关实验时发现，部分元器件，尤其是偏振器，价格极为昂贵。”他是一项发表于 Optics and Laser Technology 的新研究的共同作者。

    “因此，我们研究了这些器件的制造方式，并认为应当存在成本更低、生产速度更快的制备方法。”

    偏振器是调控太赫兹光的关键器件。基于太赫兹光的技术有助于探测衣物、包装等不透明材料的内部，或透过此类材料进行观察，同时避免 X 射线所造成的细胞损伤。

    偏振器除了将成为 6G 之后下一代通信技术的核心器件，目前已广泛应用于光谱学、成像及材料科学研究领域。

    研究团队没有花费巨资采购商用偏振器，转而尝试自主研发。

    该团队发现，利用普通厨房铝箔和脉冲可精确控制的纳秒激光器，最快仅需 15 秒即可直接在铝箔上加工出精密的金属栅格。这一过程无需洁净室、专用加工设备，也无需传统器件已沿用数十年的金属丝缠绕工艺。

两种制备方案所用加工平台的示意图：方案 1 为无衬底直接激光烧蚀（a）；方案 2 为在临时衬底支撑下进行激光微加工，随后释放器件（b）。图（c）展示了所制备偏振器的一个实例。图片来源：Optics & Laser Technology（2026）。DOI: 10.1016/j.optlastec.2026.116035

    源于“Shark Tank”竞赛的构想

    该技术的构想形成于去年 TMOS 内部举办的一场“Shark Tank”竞赛。该竞赛要求研究人员提出并推介具有商业潜力的创意方案。

    Shadrivov 表示：“我们开始思考，哪些研究成果有可能真正转化为产品。”

    器件设计由博士研究生 Oleg Kameshkov 主导，加工制备工作由 Vladlen Shvedov 博士完成，两人均来自于澳大利亚国立大学 TMOS。

    Kameshkov 表示：“这只是我们采用最简单材料开展的首次实验；此后我们又使用了包括钨在内的更多工业级材料。”

    “我们仅采用普通厨房铝箔便制成了偏振器，其材料成本几乎可以忽略不计。”

    替代传统制造方法

    当团队掌握了精确控制激光参数的方法时，这项技术得以实现。该加工过程对参数十分敏感：能量过高会导致微细金属丝发生屈曲，能量过低则无法切透铝箔。

    经过数月反复实验，团队确定了适宜的参数条件，从而能够在不破坏微细金属栅格的前提下完成加工。

    由此制得的是一种无基底自支撑式偏振器，其下方无需玻璃或塑料衬底支撑，数秒内即可完成制造，无需采用复杂的多步骤制备工艺。

    研究人员还开发了可在 1 至 2 分钟内采用多种金属制备出大尺寸偏振器件的技术。

    传统制备通常依赖两类方法：在高成本洁净室中实施精密光刻，或使用精密设备逐根绕制微细钨丝。

    Kameshkov 将这一过程类比为传统白炽灯泡的制造。他表示：“人们在这类灯泡内部绕制极细的钨丝，这与目前许多偏振器仍在采用的制造方式十分相似。”

    光刻和绕丝这两种方法的成本均较高，且难以实现规模化生产。

    如面包般基础

    金属线栅偏振器对普通公众而言可能较为陌生，但对所有从事太赫兹波研究的科研人员而言，它们都是基础性元器件。

    Kameshkov 将其比作面包。他表示：“为避免饥饿，人们会食用面包这一基本食物。对科研人员而言，偏振器也具有类似作用。它们是开展测量乃至各项相关工作所需的基础元件。”

    尚处于起步阶段

    尽管铝箔成本低且易于加工，但其结构强度尚不足以满足商业化产品的要求。

    该团队目前正在测试钨、铜等强度更高的金属材料，力求在制造成本、器件耐用度与光学性能之间找到最优平衡点。

    Kameshkov表示：“我们已经解决了制备方面的问题。目前，我们正尝试在偏振器的机械稳定性与光学性能之间寻求平衡。”

    Shadrivov表示：“团队的目标不只是做出廉价替代品。通常，若希望获得性能更好的器件，往往需要承担更高的成本。但在这项研究中，我们希望制备的器件不仅成本更低，而且性能优于现有商业化产品。”

    相关文献信息
    Oleg Kameshkov et al, High-speed laser micromachining for fabrication of large-scale freestanding terahertz wire-grid polarizers, Optics & Laser Technology (2026). DOI: 10.1016/j.optlastec.2026.116035