劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员利用3D打印技术，制造出可应用于太赫兹波段的微型螺旋结构。这些结构能有效产生圆偏振光束，并有望在通信、传感及加密等领域发挥作用。相关成果发表于《先进科学》期刊，该研究系统分析了螺旋参数并展示了3D打印技术制备太赫兹器件的潜力。

太赫兹频率在通信与传感方面具有独特优势，但其对应的波长使得传统光学元件难以制造。研究团队专注于解决生成圆偏振光这一关键挑战。项目负责人、材料科学家Wonjin Choi指出：“利用优化的几何形状，超材料是产生太赫兹频率范围内圆偏振光束的有效方法，因为目前还没有适用于如此长电磁波长的光学晶体。”圆偏振光的手性特性对于探测生物分子结构等信息至关重要。

团队采用双光子聚合这一高精度3D打印技术来制备结构。材料工程部工程师Xiaoxing Xia表示：“太赫兹频率的波长在300 µm左右，是双光子聚合的理想波长，因此我们可以轻松地在该长度尺度上创建任何几何形状，并对其进行很好的控制。”研究人员通过模拟优化了螺旋的圈数、半径等多个参数，然后进行精确打印。

打印出的螺旋结构在太赫兹波段表现出宽带响应特性，并能可靠产生圆偏振光。研究还发现，将具有不同旋向的螺旋排列成阵列，会产生耦合增强效应。这一发现催生了一种新型“手性二维码”的概念。Wonjin Choi解释说：“典型的二维码以二进制振幅或亮度编码信息，但这种二维码则以与左旋和右旋偏振旋转同步的方式进行编码。”这种二维码需配合特定偏振滤光片才能读取，为信息加密提供了新思路。

该研究也为3D打印工艺本身带来了进步。团队采用了创新的并行打印技术，利用超透镜阵列同时生成大量聚焦点，从而显著提升了复杂结构的打印效率。Xiaoxing Xia补充道：“用商用打印机打印需要很长时间，但我们的并行打印机确实提高了打印效率，使这项应用成为现实。”这项技术结合了材料优化与先进制造，为开发新型太赫兹器件开辟了道路。

更多信息： 作者：Wonjin Choi 等人，标题：《用于加密手性全息图的螺旋光子超材料》，发表于：《先进科学》 (2025)。期刊信息： 先进科学