在微波和紅外領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外差距較大；但在太赫茲領(lǐng)域，我們與國(guó)外水平不相上下，我們通過(guò)努力已一步一步實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)器件和工藝的國(guó)產(chǎn)化，研發(fā)出國(guó)產(chǎn)自主可控的500GHz測(cè)試儀器。太赫茲的技術(shù)雖然很難，但是我們要堅(jiān)持做下去，一點(diǎn)一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)突破。中國(guó)夢(mèng)要靠中國(guó)人實(shí)現(xiàn)，太赫茲技術(shù)的發(fā)展也一樣！

——姜萬(wàn)順

    7月17日，“2015中國(guó)（成都）微波射頻與測(cè)試測(cè)量技術(shù)研討會(huì)”隆重舉行，在眾多的演講中，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所（簡(jiǎn)稱，41所）副總工程師姜萬(wàn)順的演講“太赫茲測(cè)試儀器技術(shù)最新進(jìn)展”引起了與會(huì)者的極大興趣，會(huì)后記者專門(mén)對(duì)姜總進(jìn)行了專訪。

41所副總工程師姜萬(wàn)順在演講中

問(wèn)：何為太赫茲技術(shù)？太赫茲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀？

    姜萬(wàn)順：太赫茲(Terahertz,1THz=1012Hz)泛指頻率在0.1Hz～10THz波段內(nèi)的電磁波，又稱遠(yuǎn)紅外，亞毫米波。頻率上看，太赫茲波在無(wú)線電波和光波、毫米波和紅外線之間；能量上看， 太赫茲波在電子和光子之間。

    太赫茲技術(shù)是21世紀(jì)重大的新興科學(xué)技術(shù)之一，2004年入選美國(guó)“改變未來(lái)世界的十大技術(shù)”，2005年被日本列為“國(guó)家支柱十大重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”之首。美國(guó)、歐洲、亞洲、澳大利亞等許多國(guó)家和地區(qū)政府、機(jī)構(gòu)、企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)紛紛投入到太赫茲的研發(fā)熱潮之中。

    我國(guó)對(duì)太赫茲技術(shù)的研究，可以追溯到上世紀(jì)90年代，在電子科技大學(xué)劉盛綱院士等專家學(xué)者的不懈努力和推動(dòng)下，我國(guó)開(kāi)始重視太赫茲研究；我國(guó)政府在2005年11月專門(mén)召開(kāi)了“香山科技會(huì)議”，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)多位在太赫茲研究領(lǐng)域有影響的院士專門(mén)討論我國(guó)太赫茲事業(yè)的發(fā)展方向，并制定了我國(guó)太赫茲技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。在國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃、國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃中都有明確部署。

問(wèn):太赫茲技術(shù)有什么優(yōu)勢(shì)？

    姜萬(wàn)順：太赫茲的頻率很高，具有很高的空間分辨率；又由于太赫茲的脈沖很短（皮秒量級(jí)），具有很高的時(shí)間分辨率；所以太赫茲不僅信噪比高，能夠迅速地對(duì)樣品組成的細(xì)微變化作出分析和鑒別。而且太赫茲是一種非接觸測(cè)量技術(shù)，使它能夠?qū)Π雽?dǎo)體、電介質(zhì)薄膜等材料的物理信息進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)量。鑒于太赫茲的特點(diǎn)，必將給通信（寬帶通信）、雷達(dá)、電子對(duì)抗、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像（無(wú)標(biāo)記的基因檢查、細(xì)胞水平的成像）、無(wú)損檢測(cè)、安全檢查（生化物的檢查）等領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響，進(jìn)而改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活。

問(wèn)：既然太赫茲有如此多優(yōu)點(diǎn)，太赫茲兩側(cè)的紅外和微波技術(shù)已經(jīng)非常成熟，為什么太赫茲應(yīng)用基本上還是一個(gè)空白？其滯后的主要原因是什么？

    姜萬(wàn)順：在太赫茲頻段上，向下，對(duì)光來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)太長(zhǎng)，不完全適合用光學(xué)理論來(lái)處理；向上走，對(duì)微波來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)又太短，在器件和工藝方面存在較大技術(shù)難度 。上世紀(jì)九十年代以前，太赫茲一度被人“遺忘”，也因此被稱為“太赫茲空白”。

    太赫茲成像技術(shù)和太赫茲波譜技術(shù)構(gòu)成太赫茲應(yīng)用的兩個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)。太赫茲發(fā)展滯后的主要原因在于缺少探測(cè)器和發(fā)射源，有很多技術(shù)難點(diǎn)尚未攻破。

問(wèn)：簡(jiǎn)單介紹41所。41所什么時(shí)候開(kāi)始太赫茲方面的研究？

    姜萬(wàn)順：41所是我國(guó)專業(yè)的電子測(cè)量?jī)x器研究所，從“九五”規(guī)劃開(kāi)始做毫米波研究，目前主要從事微波/毫米波、光電、通信、通用/基礎(chǔ)等門(mén)類(lèi)電子測(cè)量?jī)x器及自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、研制和批量生產(chǎn)及計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)研制，并為軍、民用電子元器件、整機(jī)和系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)提供檢測(cè)、計(jì)量手段。

    41所近幾年發(fā)展迅速，經(jīng)國(guó)家授權(quán)批準(zhǔn)，承擔(dān)了“電子測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“國(guó)防科技工業(yè)光電子一級(jí)計(jì)量站”、“國(guó)防科技工業(yè)自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)研究應(yīng)用中心”、“國(guó)家電子儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”、“國(guó)家計(jì)量器具新產(chǎn)品定型鑒定技術(shù)機(jī)構(gòu)”、“國(guó)家進(jìn)出口電子儀器商品檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室”等國(guó)家級(jí)專業(yè)機(jī)構(gòu)，在我國(guó)電子測(cè)量?jī)x器行業(yè)中具有十分重要的地位。

目前做太赫茲技術(shù)應(yīng)用的公司很多，但是國(guó)內(nèi)做太赫茲測(cè)試測(cè)量?jī)x器的公司只有41所唯一一家。

    測(cè)試與測(cè)量技術(shù)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，太赫茲測(cè)試與測(cè)量?jī)x器設(shè)備因技術(shù)難度大，發(fā)展相對(duì)緩慢，也造成了太赫茲技術(shù)研究相對(duì)滯后。

問(wèn)：41所在太赫茲研究過(guò)程中遇到了哪些挑戰(zhàn)？目前進(jìn)展如何？

    姜萬(wàn)順：在太赫茲測(cè)試技術(shù)中首先要解決的是太赫茲電磁信號(hào)的發(fā)生技術(shù)、太赫茲電磁信號(hào)的頻率和功率檢測(cè)技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)的大動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)試技術(shù)，這也是太赫茲技術(shù)研究領(lǐng)域的最前沿問(wèn)題。

    41所的太赫茲信號(hào)發(fā)生技術(shù)基于倍頻鏈方案。微波倍頻的優(yōu)點(diǎn)是：體積小，靈活，成本相對(duì)低；缺點(diǎn)：雜波信號(hào)比較大，輸出功率小。

    為提高太赫茲倍頻器輸出功率，41所從三個(gè)方面入手：提高倍頻器驅(qū)動(dòng)功率、提高倍頻器壓縮點(diǎn)、減少倍頻器的變頻損耗。

    41所采用波導(dǎo)多層放大器、空間合成技術(shù)提高寬帶倍頻輸出功率。此空間倍頻器技術(shù)與國(guó)際上通用的串聯(lián)做法不一樣，采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，已在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)專利。目前，41所太赫茲倍頻源模塊性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

    為減小混頻器的變頻損耗、提高太赫茲頻譜分析儀靈敏度，41所與13所分工合作，由13所負(fù)責(zé)研發(fā)二極管，41所負(fù)責(zé)電路設(shè)計(jì)及加工。在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，41所將本振、倍頻集成在一起，將二極管的物理參數(shù)、封裝參數(shù)等帶來(lái)的寄生影響考慮到電路的設(shè)計(jì)中，采用SGS軟件仿真，仿真結(jié)果與真實(shí)結(jié)果差距較小，并大幅降低損耗。

    今年41所已研發(fā)出國(guó)產(chǎn)自主可控的500GHz信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、功率計(jì)和天線與RCS測(cè)試系統(tǒng)等產(chǎn)品，采用高性能的非線性器件精準(zhǔn)建模、寬帶高效非線性電路一體化設(shè)計(jì)和高精度傳輸線成型等核心技術(shù)，具有輸出功率高、動(dòng)態(tài)范圍大、靈敏度好、使用方便和兼容性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在太赫茲測(cè)試測(cè)量?jī)x器的空白?？蓱?yīng)用于THz雷達(dá)、通信、氣象遙感等裝備的研發(fā)、生產(chǎn)和維修測(cè)試各個(gè)環(huán)節(jié)，解決了該頻段的測(cè)試難題。

41所研制出的太赫茲測(cè)試儀器

    姜總1994年從電子科技大學(xué)高能物理研究所畢業(yè)來(lái)到41所，迄今21年。

    姜總把在41所的經(jīng)歷分為兩個(gè)階段：前10年，解決產(chǎn)品的有無(wú)問(wèn)題，從無(wú)到有實(shí)現(xiàn)了新技術(shù)，并做出了產(chǎn)品；后10年，把技術(shù)轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，解決產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性問(wèn)題。

    姜總回顧在20年的科研工作中，遇到了許多難題，首當(dāng)其沖的是技術(shù)的壁壘。

    隨著頻率越來(lái)越高，波長(zhǎng)越來(lái)越短，對(duì)二極管和電路設(shè)計(jì)加工的工藝要求越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)的工藝水平和國(guó)外有一定的差距。41所以前采用的二極管是從美國(guó)VDI公司進(jìn)口，41所在太赫茲測(cè)試設(shè)備的研發(fā)中，發(fā)現(xiàn)由于得不到VDI公司二極管的詳細(xì)參數(shù)，由此設(shè)計(jì)的混頻電路，仿真結(jié)果與真實(shí)結(jié)果差距較大；幸好有13所鼎力相助，兩個(gè)單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)，各司其職，13所負(fù)責(zé)二極管的研發(fā)，并提供二極管的物理參數(shù)、封裝參數(shù)等，41所將其帶來(lái)的寄生影響考慮到電路的設(shè)計(jì)中，仿真結(jié)果與真實(shí)結(jié)果差距較小；目前的產(chǎn)品性能不亞于國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品。

    其次是市場(chǎng)的擠壓。特別在高端儀器，國(guó)外一直對(duì)我們采取禁運(yùn)策略；但當(dāng)我們能做到8mm，國(guó)外放開(kāi)8mm產(chǎn)品；我們能做到67GHz，國(guó)外放開(kāi)67GHz產(chǎn)品；我們能做到3mm，國(guó)外放開(kāi)3mm產(chǎn)品，試圖以更低的價(jià)格擠壓我們國(guó)內(nèi)廠商，以此限制國(guó)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展。

    談到姜總帶領(lǐng)的太赫茲研發(fā)團(tuán)隊(duì)，從設(shè)計(jì)到加工有30人，姜總自豪地說(shuō)“我們的工程師全部來(lái)自國(guó)內(nèi)，雖然沒(méi)有國(guó)際一流的科學(xué)家，但我們研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品性能與國(guó)際水平相當(dāng)，我們的產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)得到很多客戶的認(rèn)可，而且維修成本大大降低，我們國(guó)內(nèi)客戶不再受制于國(guó)外廠商?！?/p>

    目前，我國(guó)太赫茲測(cè)試儀器0.325THz以下比較成熟，已經(jīng)批量成套供應(yīng)；今年，500GHz測(cè)試儀器取得較大突破，技術(shù)指標(biāo)完全達(dá)到國(guó)際上最高水平，可滿足500GHz 以下太赫茲科學(xué)研究和工程應(yīng)用的需求?！懊髂辏覀儗⒀邪l(fā)出750GHz的測(cè)試儀器?！?姜總信心滿滿地補(bǔ)充到。

   姜總表示：面對(duì)日新月異的技術(shù)革新和日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，41所將始終圍繞客戶測(cè)試需求及需求的變化發(fā)展，依托現(xiàn)有技術(shù)不斷創(chuàng)新從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新和差異化，以提升產(chǎn)品的多元化需求范圍，解決用戶所面臨諸如工業(yè)4.0、5G通信、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等越來(lái)越棘手的測(cè)試難題；另外利用本土化優(yōu)勢(shì)進(jìn)行低成本改進(jìn)，利用專項(xiàng)產(chǎn)品+通用產(chǎn)品的組合提升測(cè)試產(chǎn)品的整體性價(jià)比，利用信息化提升服務(wù)響應(yīng)速度和質(zhì)量等舉措解決客戶的后顧之憂；完善市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)，加大海外市場(chǎng)的開(kāi)拓力度，利用國(guó)內(nèi)外代理并行的多渠道方式開(kāi)發(fā)市場(chǎng)，加速開(kāi)發(fā)海外市場(chǎng)。