实现圆偏振波束可控制造，为5G/6G及生物传感领域提供全新解决方案

劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员近日通过优化微米级螺旋结构，并采用3D打印技术，成功开发出用于太赫兹（THz）频率的新型光学材料。这项技术填补了下一代通信、无损检测以及化学与生物传感领域的关键空白。

这些3D打印螺旋结构能够可靠生成圆偏振太赫兹波束，并且当以阵列形式排列时，可作为新型快速响应（QR）码，应用于高级加密与解密技术。相关研究成果已发表在《先进科学》期刊上，标志着首次针对太赫兹频段螺旋结构进行了全面的参数分析。

太赫兹频率是5G及未来6G通信的基础，同时提供了X射线和伽马射线的非电离替代方案，并可探测其他波长无法获取的化学与生物特征。

该项目负责人、材料科学部的科学家兼劳伦斯研究员Wonjin Choi表示：“超材料通过几何结构优化，是在太赫兹频段产生圆偏振波束的最有效方式，因为目前尚无适用于如此长波长的光学晶体。”

研究团队利用双光子聚合（2PP）3D打印技术，精确制造了与太赫兹波长尺度高度匹配的优化螺旋结构。

材料工程部的工程师Xiaoxing Xia指出：“太赫兹频率的波长约在300微米左右，这对2PP技术是一个‘甜点区域’，我们可以轻松在该尺度上创建任何几何结构并实现精细控制。”

通过仿真驱动的优化，LLNL研究人员展示了宽频太赫兹活性与一致的圆偏振特性。他们还证明，通过左旋和右旋螺旋的阵列，可以利用相位而非亮度编码信息，从而实现了全球首个“手性QR码”。

Choi解释说：“通过将黑色像素设为右旋、白色像素设为左旋，可以实现像素化编码。”这些手性QR码仅在正确的偏振和频率下才能被读取，从而提供了额外的安全层。