“太赫茲屬于微波和紅外線之間的空白區域。”來自美國西北大學的機械工程助理教授孫成說：“人們正在試圖填補這一空白，因為該頻譜攜帶著大量信息。”

就在最近，孫成教授和他的團隊使用超材料和3D打印技術開發出了一種可以使用太赫茲頻率工作的新型鏡頭。與常見的鏡頭相比，它不僅具有較好的成像能力，而且為人們進一步探索太赫茲這一神秘王國打開了大門。

目前，這一受到美國國家自然科學基金（NSF）資助的研究成果已經在4月22日被發表在了《Advanced Optical Materials》雜志上。

“一般的鏡頭——甚至那些先進的鏡頭——都設計了很多部件以解決其內部的缺陷問題。”孫成教授稱：“有的時候，為了提供最佳的成像功能現代成像系統甚至需要疊加好幾個鏡頭，但這種做法往往非常昂貴和復雜"。

透鏡的焦距是由其曲率和折射率決定的，它們在光線進入時幫助其聚集在一起，如果沒有相應的部件來解決其中的缺陷，最終產生的圖像就可能會比較模糊。而孫教授的鏡頭，則采用了一種梯度折射率，這種折射率可以隨空間而變化，無需額外的糾正部件即可形成完美的圖像。

這種全新的鏡頭有兩大主要特征。首先，它是由一種新型超導材料制成的，這種材料具有自然界中很少存在的屬性。“這種屬性源自其微小的結構，該結構比太赫茲的波長還小很多。”孫成實驗室里的成員、該論文的第一作者Fan Zhou說：“通過組裝這些微小的結構，我們可以實現折射率的特定分布。”

其次，該鏡頭是研究團隊使用一種被稱為投影微立體光刻（projection micro-stereo-lithography）的3D打印技術制造出來的。這種技術能夠以一種可擴展、快速和廉價的方式來制造鏡頭用于操作該太赫茲頻率波段所需要的細部特征。3D打印技術還使得研究人員可以制造出精確匹配他們的設計的超材料。

“我們在3D打印?中主要使用一種液態的光聚合物。”孫成說：“當我們把一束光投射在該材料上時，它就能將其轉化成固體。這種材料可以根據光的形狀成型，這使我們能夠創建一種獨特的3D結構。使用傳統制造工藝，你根本不可能實現梯度折射率。”

據悉，這種特殊的鏡頭可以將太赫茲用于成像，它在安全方面特別有用，而且更便宜、分辨率更高，而且適用范圍更廣。比如，盡管X射線可以檢測金屬，但它無法檢測塑料或化學品。而太赫茲掃描儀就可以檢測到后兩項，發現隱藏的武器，以及像炭疽病、塑料炸藥這樣的生化武器。另外，不同于X射線，太赫茲輻射對人體完全無害。

“這方面的進步意味著我們可以以高分辨率揭示出一些不透明的材料以前根本無法獲取的信息。”該項研究的合作者，來自俄克拉何馬州立大學的Wei Cao說：“這是一項在從生物醫學到安全等諸多領域都有大量潛在應用的全新技術。”

去年的時候，我國華中科技大學的科學家團隊也曾經做過此類研究。