DE102008030127A1

DE102008030127A1 - Terahertz-Volumen-Bauelement

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Publication number: DE102008030127A1
Application number: DE102008030127A
Authority: DE
Inventors: Martin Prof. Dr. Koch; Christian Dipl.-Ing. Jördens; Christian Dipl.-Ing. Jansen
Original assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Current assignee: Technische Universitaet Braunschweig
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-06-28
Also published as: DE102008030127B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Terahertz-Volumen-Bauelement, insbesondere Terahertz-Linse oder Terahertz-Wellenleiter, aus Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial ein Kunststoff-Compound aus einem Basismaterial und einem Füllstoff ist, wobei der Füllstoff eine mittlere Korngröße von unter 60 µm aufweist und wobei der Füllstoff in einem solchen Gewichtsanteil vorhanden ist, dass ein Realteil des Brechungsindex des Kunststoff-Compounds für eine elektromagnetische Welle von 1 THz größer ist als 2.

Description

Die Erfindung betrifft ein Terahertz-Volumen-Bauelement, insbesondere eine Terahertz-Linse oder einen Terahertz-Wellenleiter, aus Kunststoffmaterial. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Terahertz-Volumen-Bauelements.
Terahertzwellen sind im weiteren Sinne elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von mehr als 60 GHz und weniger als 30 THz. Unter Terahertz-Strahlung im engeren Sinne wird elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz oberhalb von 100 GHz und unterhalb von 3 THz verstanden. Die im Rahmen der folgenden Beschreibung gemachten Aussagen beziehen sich sowohl Terahertzwellen im weiteren Sinne als auch speziell auf Terahertzwellen im engeren Sinne.
Elektromagnetische Strahlung dieser Frequenzen wechselwirkt mit Materie auf grundsätzlich andere Weise als sichtbares Licht. Vorrichtungen und Verfahren, die sich auf Terahertzwellen beziehen, werden daher hier als quasioptisch bezeichnet, da die grundlegenden physikalischen Gesetze zwar die gleichen sind, sich die Wechselwirkung mit Materie jedoch teilweise deutlich unterscheidet.
Zur Strahlformung von Terahertzwellen werden verschieden quasioptische Elemente benötigt, wie beispielsweise Fokussierungslinsen, Kollimationslinsen, Auskoppelelemente aus Antennen, die auch als Substratlinsen bezeichnet werden, Wellenleiter oder Auskoppelelemente oder Einkoppelelemente in Wellenleiter. Die quasioptischen Bauelemente sind dabei in der Regel um so effizienter, je höher deren Brechungsindex ist.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, massive Siliziumlinsen als Terahertz-Volumen-Bauelemente zu verwenden. Nachteilig ist die aufwändige und kostspielige Herstellung derartiger Siliziumlinsen. Siliziumlinsen sind zudem auf meist sphärische Geometrien beschränkt. Bekannt ist zudem, Linsen aus reinen Polymeren wie Polypropylen herzustellen. Nachteilig dabei ist deren geringer Brechungsindex.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu überwinden.
Die Erfindung löst das Problem durch ein gattungsgemäßes Terahertz-Volumen-Bauelement, bei dem das Kunststoffmaterial ein Kunststoff-Compound aus einem Basismaterial und einem Füllstoff, insbesondere aus mindestens einer Metall- oder Halbleiter-Chalkogen-Verbindung, ist, wobei der Füllstoff eine mittlere Korngröße von unter 60 μm aufweist und wobei der Füllstoff in einem solchen Gewichtsanteil vorhanden ist, dass ein Realteil des Brechungsindex des Kunststoff-Compounds für eine elektromagnetische Welle von 1 THz größer ist als zwei.
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Terahertz-Volumen-Bauelements mit den Schritten: (a) Bereitstellen eines Kunststoff-Compounds aus einem Basismaterial und einem Füllstoff, insbesondere aus mindestens einer Metall- oder Halbleiter-Chalkogen-Verbindung, wobei der Füllstoff eine mittlere Korngröße von unter 60 μm aufweist und wobei der Füllstoff in einem solchen Gewichtsanteil vorhanden ist, dass ein Realteil des Brechungsindex des Kunststoff-Compounds für eine elektromagnetische Welle von 1 THz größer ist als zwei, und (b) Formen, insbesondere Urformen, des Terahertz-Volumen-Bauelements aus dem Basismaterial.
Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Terahertz-Volumen-Bauelement ist, dass es besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist. So ist es möglich, das Kunststoff-Compound mit dem hohen Brechungsindex zu spritzen, heißzuprägen oder auf andere Art und Weise umzuformen. Derartige Verfahren, beispielsweise das Spritzgießen, sind Massenverfahren und damit in der Lage, besonders kostengünstige Terahertz-Volumen-Bauelemente herzustellen.
Vorteilhaft ist zudem, dass die Terahertz-Volumen-Bauelemente einfach mit einer äußeren Kontur in Form einer Freiformfläche herstellbar sind. Beispielsweise sind asphärische Konturen einfach herstellbar. Die Bauelemente sind daher besonders flexibel und mit erweiterter Funktionalität einsetzbar.
Es ist ein weiterer Vorteil, dass durch einen höheren Brechungsindex bei Linsen aufgrund einer kleineren Krümmung (dünnere Struktur) weniger Abbildungsfehler auftreten und eine kürzere Brennweite erreichbar ist.
Ein wichtiger Vorteil ist es, dass erfindungsgemäße Terahertz-Volumen-Bauelemente so herstellbar sind, dass sie in ihrem Brechungsindex dem Brechungsindex einer Terahertz-Erzeugungsvorrichtung entsprechen. Terahertzwellen werden beispielsweise durch Bestrahlen von Galliumarsenid-Bauteilen mit Femtosekunden-Laser-Pulsen erzeugt. Zum Auskoppeln der Terahertzwellen müssen diese von dem Galliumarsenid-Bauteil abgeleitet werden. Das gelingt besonders gut, wenn das Galliumarsenid-Bauteil mit einer Substratlinse verbunden ist, deren Brechungsindex dem Brechungsindex von Galliumarsenid entspricht. In diesem Fall wird nämlich unerwünschte Grenzflächentotalreflexion vermieden.
Durch die erfindungsgemäßen Terahertz-Volumen-Bauelemente ist es möglich, alle Bauelemente von der Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung bis zu einer Auskoppelstelle, an der die Terahertzwellen auf ein zu untersuchendes Objekt gelenkt wer den, mit einem Brechungsindex herzustellen, der im Wesentlichen dem Brechungsindex des Terahertzwellen-Senders entspricht.
So können beispielsweise die Terahertz-Erzeugungsvorrichtung, eine mit der Terahertz-Erfassungsvorrichtung gekoppelte Substratlinse und ein mit der Substratlinse zum Ableiten der Terahertzwellen gekoppelte Wellenleiter so ausgebildet sein, dass sie sich in ihrem Brechungsindex um weniger als 0,5 relativ zueinander unterscheiden. Man erhält so eine Terahertz-Sendevorrichtung mit besonders wenigen Reflexionsverlusten.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Terahertz-Volumen-Bauelement insbesondere jedes Bauelement verstanden, das ausgebildet ist, um Freiraum-Terahertzwellen zu formen, ohne sie zu reflektieren. Unter Freiraum-Terahertzwellen werden sich in Luft oder im Vakuum frei ausbreitende Terahertzwellen verstanden, im Gegensatz zu Terahertzwellen, die in einem Wellenleiter geführt werden. Stets auftretende, unvermeidliche Reflexionen, die Schmutzeffekte darstellen, sind dabei unbeachtlich. In anderen Worten ist ein Terahertz-Volumen-Bauelement ein nicht spiegelndes Strahlformungsbauelement.
Des Weiteren werden unter Terahertz-Volumen-Bauelementen Komponenten zur Strahlführung (Wellenleiter) verstanden. Diese basieren auf Totalreflexion im Wellenleiter. Es sei darauf hingewiesen, dass derartige Terahertz-Volumen-Bauelemente in der Regel zur Verwendung im sichtbaren Licht vollkommen ungeeignet sind, da nicht transparent.
Unter einer Metall-Chalkogen-Verbindung wird insbesondere ein Metalloxid oder Metallsulfid verstanden. Unter einer Metall-Chalkogen-Verbindung werden insbesondere auch Chalkogen-Verbindungen von Übergangsmetallen verstanden, beispielsweise von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen oder einem sonstigen Übergangsmetall.
Das Merkmal, dass der Füllstoff eine mittlere Korngröße von unter 60 μm aufweist, ist insbesondere dann erfüllt, wenn, wie bevorzugt, alle Körner eine Größe von unter 60 μm aufweisen. Das wird beispielsweise durch Sieben mit einer Maschengröße von 60 μm oder weniger erreicht.
Grundsätzlich ist es günstig, wenn der Füllstoff eine besonders kleine Korngröße aufweist. Beispielsweise liegt die mittlere Korngröße unterhalb von 10 μm. Bis zu cirka 10 μm können Siebverfahren eingesetzt werden. Insbesondere ist es also vorteilhaft, wenn im Wesentlichen alle Körner des Füllstoffs kleiner sind als 60 μm, insbesondere kleiner als 10 μm.
Liegt die mittlere Korngröße unterhalb von 10 μm, so wird unter der mittleren Korngröße diejenige Korngröße verstanden, die gemäß DIN 66141 gemessen wird.
Besonders bevorzugt umfasst die Metall- oder Halbleiter-Chalkogen-Verbindung ein Metall- oder Halbleiteroxid. Es hat sich herausgestellt, dass derartige Metall- oder Halbleiteroxide den Brechungsindex besonders wirkungsvoll erhöhen. Unter einem Metalloxid werden auch die bevorzugt eingesetzten Übergangsoxide verstanden. Alternativ oder additiv umfasst der Füllstoff Halbleiterpartikel mit den angegebenen Korngrößen.
Besonders bevorzugt umfasst der Füllstoff eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen aus der Gruppe, die gebildet ist aus TiO₂, SiO₂, ZrO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, BaTiO₃, SrTiO₃ und SrZrO₃. Es hat sich herausgestellt, dass mit diesen Stoffen eine besonders starke Erhöhung des Brechungsindex möglich ist. Als besonders geeignet haben sich Titandioxid und Aluminiumoxid herausgestellt.
Günstig ist es, wenn der Füllstoff und das Basismaterial unterschiedliche Phasen bilden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Füllstoff und das Basismaterial keine kovalenten chemischen Bindungen eingehen. Derartige Technologien sind aus der Herstellung beispielsweise von Kontaktlinsen bekannt, für Terahertzwellen aber wenig geeignet.
Besonders bevorzugt weist das Basismaterial ein Polyolefin, Polycylcoolefin, Polystryrol, Polyphenylchlorid, oder Polyurethan auf. Unter einem Polyolefin wird insbe sondere Polypropylen und Polyethen verstanden, jeweils in seiner Hochdruck- oder seiner Niederdruckform, wobei auch Mischungen möglich sind.
Besonders günstig ist es, wenn der Füllstoff in einem solchen Gewichtsanteil vorhanden ist, dass der Realteil des Brechungsindex des Kunststoff-Compounds für eine elektromagnetische Welle von 1 THz größer ist als 2,0, insbesondere als 2,5. Derartige Brechungsindices machen das Terahertz-Volumen-Bauelement besonders geeignet für brechende oder wellenleitende Bauelemente. Besonders günstig ist es, wenn der Füllstoff in einem solchen Gewichtsanteil vorliegt, dass der Realteil des Brechungsindex größer ist als 3,0, da in einem solchen Fall eine Galliumarsenid-Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung mit besonders wenig Reflexionsverlusten angeschlossen werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass ein Füllstoff mit einer Dichte von mehr als 2,0 g/cm³ besonders geeignet ist. Gleichzeitig ist es günstig, wenn die Dichte weniger als 6,5 g/cm³ beträgt. Diese Dichten werden dabei nach DIN EN ISO 787-10 bestimmt.
Ein Verlust an Terahertzwellen durch Absorption ist besonders gering, wenn ein Absorptionskoeffizient bei 100 GHz unter 2 cm^–1, insbesondere unter 1 cm^–1. Vorzugsweise liegt der Absorptionskoeffizient bei 1 THz unter 20 cm^–1, vorzugsweise unter 10 cm^–1.
Bei diesem Absorptionskoeffizient ist der im Lambert-Beer-Gesetz I(z) = I₀exp(–αz) erscheinende Koeffizient α gemeint, z ist eine Längenerstreckung des Terahertz-Volumen-Bauelements.
Besonders geeignete Terahertz-Volumen-Bauelemente sind Linsen, insbesondere Substratlinsen.
Erfindungsgemäß ist zudem eine Terahertz-Sendevorrichtung mit einer Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Terahertzwellenstrahls und mindestens einem Terahertz-Volumen-Bauelement, wie es oben beschrieben ist, der zum Brechen und/oder Leiten des Terahertzwellenstrahls angeordnet ist. Beispiels weise umfasst die Terahertz-Sendevorrichtung eine Substratlinse, die mit der Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung verbunden ist. Bei der Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Galliumarsenid-Bauteil handeln, das im Betrieb von einem Femtosekundenlaser der Terahertz-Sendevorrichtung bestrahlt wird. An diese Substratlinse kann sich ein Terahertz-Volumen-Bauelement in Form eines Wellenleiters anschließen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger exemplarischer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen die
1a bis 1d schematische Querschnitte durch erfindungsgemäße Terahertz-Volumen-Bauelemente und
2 zeigt ein Diagramm, das den Brechungsindex eines Kunststoff-Compounds eines erfindungsgemäßen Terahertz Volumen-Bauelements gegen einen Füllstoffanteil an Füllstoff aufträgt.

1a zeigt einen Querschnitt durch eine Terahertz-Linse 10, die bikonvex ausgebildet ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die Terahertz-Linse bikonkav, konvex-konkav oder konkav-konvex ist. Die Terahertz-Linse 10 kann zudem eine f-Θ-Linse und/oder eine Fresnel-Linse sein. Die Terahertz-Linse 10 besteht aus einem auf Polypropylen basierenden Kunststoff-Compound. Beispielsweise verwendbar sind die im Folgenden tabellarisch wiedergegebenen Füllstoffe: Tabelle 1

	TiO₂	SiO₂	Si
Handelsname	Kronos 2225	Sikon SF 500	Silizium
Firma	Kronos	Quarzwerk	Possehl Erzkontor
Dichte	4,0 g/cm³	2,65 g/cm³	2,33 g/cm³
Schmelzpunkt	1855°C	1723°C	1410°C
Reinheit (Minimum)	94,5%	97,5%	98%
Mittlere Partikelgröße (d50)	0,21–0,3 μm	⌀ 4 μm max. 16 μm	–60 μm max. 5% > 63 μm

Unter Verwendung unterschiedlicher Anteile der vorgenannten Füllstoffe haben sich unter Verwendung von Polypropylen (PP) für das erste Material folgende Eigenschaften ergeben: Tabelle 2: PP + Füllstoff SiO₂

Dichte (berechnet) in g/cm³ 1,25 1,425 1,600 1,775

Vol.%-Anteil SiO₂ (soll) 20 30 40 50

Dichte (gemessen) in g/cm³ 1,308 1,410 1,582 1,753

Vol.%-Anteil SiO₂ (ist) 20,9 29,7 39,6 49,4

Tabelle 3: PP + Füllstoff Si

Dichte (berechnet) in g/cm³ 1,186 1,329 1,472 1,615

Vol.%-Anteil SiO₂ (soll) 20 30 40 50

Dichte (gemessen) in g/cm³ 1,188 1,336 1,521 1,620

Vol.%-Anteil SiO₂ (ist) 20 30,2 41,3 50,2

Tabelle 4: PP + Füllstoff TiO₂

Dichte (berechnet) in g/cm³ 1,520 1,830 2,140 2,450

Vol.%-Anteil TiO₂ (soll) 20 30 40 50

Dichte (gemessen in g/cm³ 1,536 1,844 2,216 2,443

Vol.%-Anteil TiO₂ (ist) 20,2 30,2 41,4 49,9
1b zeigt eine Terahertz-Substratlinse 12, die zum Aufbringen auf eine schematisch eingezeichnete Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung 14 ausgebildet ist. Die Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung 14 umfasst einen Block aus Galliumarsenid, der in 1b nicht eingezeichnet ist, und einen ebenfalls nicht eingezeichneten Femtosekundenlaser, dessen Strahl auf das Galliumarsenid-Bauteil gerichtet ist. Die Terahertz-Substratlinse 12 besteht aus Polypropylen (Polypropylen) als Basismaterial und einem Füllstoff aus Titandioxid. Mögliche Zusammensetzungen des Kunststoff-Compounds sind oben in Tabelle 4 angegeben.
Die Terahertz-Substratlinse 12 besitzt einen Gewichtsanteil an Füllstoff, der so gewählt ist, dass ein Brechungsindex n oberhalb von 2,9 liegt, beispielsweise bei 3,4. Da der Brechungsindex für Galliumarsenid bei n_GaAs = 3,4 liegt, werden Reflexionen wirksam unterdrückt.
Hier wie in der gesamten Beschreibung wird unter dem Brechungsindex insbesondere diejenige Materialeigenschaft verstanden, die über die Maxwell-Relation n = √εμ beschrieben ist. Dabei ist μ die Permeabilität und ε die Permitivität des jeweiligen Kunststoff-Compounds.
1c zeigt einen Querschnitt durch einen Terahertz-Wellenleiter 16, der einen Kern 18 und eine Ummantelung 20 besitzt. Der Kern 18 ist aus einem Kunststoff-Compound aufgebaut, dessen Brechungsindex n_Kern größer ist als der Brechungsindex n_Ummantelung des Kunststoff-Compounds der Ummantelung 20. Beispielsweise gilt n_Kern > 2,9 und n_Ummantelung > 2,5.
Dadurch, dass durch das oben beschriebene Compound der Brechungsindex in weiten Grenzen frei einstellbar ist, kann der Anteil des Terahertz-Wellenfelds im Kern 18 im Vergleich zu bekannten THz-Wellenleitern gesteigert werden. Die vom THz-Wellenleiter 16 geführte THz-Welle ist damit weniger äußeren Störungen ausgesetzt.
1d zeigt ein rotationssymmetrisches Terahertz-Anpassglied 22 im Längsschnitt. An seiner in 1d links eingezeichneten ersten ebenen Fläche 24 wird das Terahertz-Anpassglied 22 beispielsweise mit einem ersten Wellenleiter verbunden und mit seiner zur ersten ebenen Fläche parallelen zweiten ebenen Fläche 26 mit einem zweiten Wellenleiter.
Wenn ein Wellenleiter auf Basis eines Polymers verwendet wird, sollten die Ein- und Auskoppel-Komponenten bzw. -Anpassglieder einen angepassten Brechungsindex haben. Im günstigsten Fall bestehen beide Komponenten aus dem gleichen Material, um ungewollte Reflexionen zu vermeiden. Alternativ bleibt die zweite Fläche unbesetzt, so dass impedanzangepasst Freiraumstrahlung ausgekoppelt werden kann.
2 ist eine Darstellung des Brechungsindex n des Compounds gegenüber dem Füllstoffanteil in Volumenprozent an TiO₂ bzw. SiO₂, jeweils im Polypropylen. Es ist zu erkennen, dass der Brechungsindex n in erster, grober Näherung linear mit dem Füllstoffanteil zunimmt.
Zum Herstellen eines Terahertz-Volumen-Bauelements, beispielsweise der Terahertz-Linse 10, der Terahertz-Substratlinse 12, des Terahertz-Wellenleiters 16 oder des Terhahertz-Anpassglieds 22, wird zunächst der Brechungsindex n festgelegt, der für die gewählte Anwendung besonders geeignet ist. Anschließend wird der Füllstoffanteil im Kunststoff-Compound so gewählt, dass sich der gewählte Brechungsindex n einstellt. Es wird dann wie oben beschrieben der Kunststoff-Compound hergestellt und das Terahertz-Volumen-Bauelement beispielsweise spritzgegossen, extrudiert oder heißgeprägt.
Ein Terahertz-Wellenleiter 16 wird beispielsweise durch Zwei-Komponenten-Extrusion bzw. Co-Extrusion und nachfolgender Verreckung hergestellt.

10: Terahertz-Linse
12: Terahertz-Substrantlinse
14: Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung
16: Terahertz-Wellenleiter
18: Kern
20: Ummantelung
22: Terahertz-Anpassglied
24: ebenen Fläche
26: ebenen Fläche
n: Brechungsindex

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 66141 [0020]
- DIN EN ISO 787-10 [0026]

Claims

Terahertz-Volumen-Bauelement, insbesondere Terahertz-Linse oder Terahertz-Wellenleiter, aus Kunststoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial ein Kunststoff-Compound aus (a) einem Basismaterial und (b) einem Füllstoff ist, (c) wobei der Füllstoff eine mittlere Korngröße von unter 60 μm aufweist und (d) wobei der Füllstoff in einem solchen Gewichtsanteil vorhanden ist, dass ein Realteil des Brechungsindex des Kunststoff-Compounds für eine elektromagnetische Welle von 1 THz größer ist als 2.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff aus mindestens einer Metall- oder Halbleiter-Chalkogen-Verbindung besteht.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Metall- oder Halbleiter-Chalkogen-Verbindung ein Metall- oder Halbleiteroxid ist, insbesondere ein Nebengruppenmetall-Oxid.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff aus einem Spinell besteht.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff eine, zwei, drei oder mehr Verbindungen aus der Gruppe umfasst, die gebildet ist aus: TiO₂, SiO₂, ZrO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, BaTiO₃, SrTiO₃, SrZrO₃.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff und das Basismaterial unterschiedliche Phasen bilden.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial ein Polyolefin, Polycycloolefin, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polytetraflourethylen oder Polyurethan aufweist.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in einem solchen Gewichtsanteil vorhanden ist, dass der Realteil des Brechungsindex (n) des Kunststoff-Compounds für eine elektromagnetische Welle von 1 THz größer ist als 2,0, insbesondere größer als 2,5.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff eine Dichte von mehr als 2,0 g/cm³, insbesondere mehr als 2,2 g/cm³ aufweist.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff eine Dichte von weniger als 6,5 g/cm³, insbesondere weniger als 4,5 g/cm³ aufweist.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im sichtbaren Licht nicht transparent, insbesondere transluzent oder opak ist.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in einer solchen Korngrößenverteilung vorliegt, dass ein Absorptionskoeffizient bei 100 GHz unter 1 cm^–1 liegt.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in einer solchen Korngrößenverteilung vorliegt, dass ein Absorptionskoeffizient bei 1 THz unter 20 cm^–1 liegt.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Linse, insbesondere eine Substratlinse ist.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Wellenleiter oder ein Anpassglied ist.
Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es spritzgegossen oder extrudiert ist.
Terahertz-Sendevorrichtung mit (a) einer Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Terahertzwellenstrahls und (b) mindestens einem Terahertz-Volumen-Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Brechen und/oder Leiten des Terahertzwellenstrahls.
Terahertz-Sendevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Terahertz-Volumen-Bauelement eine Substratlinse ist, die auf der Terahertzwellen-Erzeugungsvorrichtung befestigt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Terahertz-Volumen-Bauelements, mit den Schritten: (a) Bereitstellen eines Kunststoff-Compounds aus (i) einem Basismaterial und (ii) einem Füllstoff aus mindestens einer Metall- oder Halbleiter-Chalkogen-Verbindung, (iii) wobei der Füllstoff eine mittlere Korngröße von unter 60 μm aufweist und (iv) wobei der Füllstoff in einem solchen Gewichtsanteil vorhanden ist, dass ein Realteil des Brechungsindex (n) des Kunststoff-Compounds für eine elektromagnetische Welle von 1 THz größer ist als 2 und (b) Formen des Terahertz-Volumen-Bauelements aus dem Basismaterial.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen ein Spritzgießen ist.