在微波和紅外領(lǐng)域，國內(nèi)外差距較大；但在太赫茲領(lǐng)域，我們與國外水平不相上下，我們通過努力已一步一步實現(xiàn)了基礎(chǔ)器件和工藝的國產(chǎn)化，研發(fā)出國產(chǎn)自主可控的500GHz測試儀器。太赫茲的技術(shù)雖然很難，但是我們要堅持做下去，一點一點實現(xiàn)突破。中國夢要靠中國人實現(xiàn)，太赫茲技術(shù)的發(fā)展也一樣！
——姜萬順
7月17日，“2015中國（成都）微波射頻與測試測量技術(shù)研討會”隆重舉行，在眾多的演講中，中國電子科技集團公司第四十一研究所（簡稱，41所）副總工程師姜萬順的演講“太赫茲測試儀器技術(shù)最新進展”引起了與會者的極大興趣，會后記者專門對姜總進行了專訪。
41所副總工程師姜萬順在演講中
問：何為太赫茲技術(shù)？太赫茲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀？
姜萬順：太赫茲(Terahertz,1THz=1012Hz)泛指頻率在0.1Hz～10THz波段內(nèi)的電磁波，又稱遠紅外，亞毫米波。頻率上看，太赫茲波在無線電波和光波、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“改變未來世界的十大技術(shù)”，2005年被日本列為“國家支柱十大重點戰(zhàn)略目標(biāo)”之首。美國、歐洲、亞洲、澳大利亞等許多國家和地區(qū)政府、機構(gòu)、企業(yè)、大學(xué)和研究機構(gòu)紛紛投入到太赫茲的研發(fā)熱潮之中。
我國對太赫茲技術(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下，我國開始重視太赫茲研究；我國政府在2005年11月專門召開了“香山科技會議”，邀請國內(nèi)多位在太赫茲研究領(lǐng)域有影響的院士專門討論我國太赫茲事業(yè)的發(fā)展方向，并制定了我國太赫茲技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。在國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃、國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃中都有明確部署。
問:太赫茲技術(shù)有什么優(yōu)勢？
姜萬順：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），具有很高的時間分辨率；所以太赫茲不僅信噪比高，能夠迅速地對樣品組成的細微變化作出分析和鑒別。而且太赫茲是一種非接觸測量技術(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行快速準(zhǔn)確的測量。鑒于太赫茲的特點，必將給通信（寬帶通信）、雷達、電子對抗、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像（無標(biāo)記的基因檢查、細胞水平的成像）、無損檢測、安全檢查（生化物的檢查）等領(lǐng)域帶來深遠的影響，進而改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活。
問：既然太赫茲有如此多優(yōu)點，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)用基本上還是一個空白？其滯后的主要原因是什么？
姜萬順：在太赫茲頻段上，向下，對光來說，波長太長，不完全適合用光學(xué)理論來處理；向上走，對微波來說，波長又太短，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器和發(fā)射源，有很多技術(shù)難點尚未攻破。
問：簡單介紹41所。41所什么時候開始太赫茲方面的研究？
姜萬順：41所是我國專業(yè)的電子測量儀器研究所，從“九五”規(guī)劃開始做毫米波研究，目前主要從事微波/毫米波、光電、通信、通用/基礎(chǔ)等門類電子測量儀器及自動測試系統(tǒng)的開發(fā)、研制和批量生產(chǎn)及計量標(biāo)準(zhǔn)研制，并為軍、民用電子元器件、整機和系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)提供檢測、計量手段。
41所近幾年發(fā)展迅速，經(jīng)國家授權(quán)批準(zhǔn)，承擔(dān)了“電子測試技術(shù)重點實驗室”、“國防科技工業(yè)光電子一級計量站”、“國防科技工業(yè)自動化測試技術(shù)研究應(yīng)用中心”、“國家電子儀器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”、“國家計量器具新產(chǎn)品定型鑒定技術(shù)機構(gòu)”、“國家進出口電子儀器商品檢驗實驗室”等國家級專業(yè)機構(gòu)，在我國電子測量儀器行業(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，但是國內(nèi)做太赫茲測試測量儀器的公司只有41所唯一一家。
測試與測量技術(shù)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，太赫茲測試與測量儀器設(shè)備因技術(shù)難度大，發(fā)展相對緩慢，也造成了太赫茲技術(shù)研究相對滯后。
問：41所在太赫茲研究過程中遇到了哪些挑戰(zhàn)？目前進展如何？
姜萬順：在太赫茲測試技術(shù)中首先要解決的是太赫茲電磁信號的發(fā)生技術(shù)、太赫茲電磁信號的頻率和功率檢測技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)的大動態(tài)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試技術(shù)，這也是太赫茲技術(shù)研究領(lǐng)域的最前沿問題。
41所的太赫茲信號發(fā)生技術(shù)基于倍頻鏈方案。微波倍頻的優(yōu)點是：體積小，靈活，成本相對低；缺點：雜波信號比較大，輸出功率小。
為提高太赫茲倍頻器輸出功率，41所從三個方面入手：提高倍頻器驅(qū)動功率、提高倍頻器壓縮點、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)，已在國內(nèi)申請專利。目前，41所太赫茲倍頻源模塊性能達到國際先進水平。
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)計及加工。在電路設(shè)計過程中，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)等帶來的寄生影響考慮到電路的設(shè)計中，采用SGS軟件仿真，仿真結(jié)果與真實結(jié)果差距較小，并大幅降低損耗。
今年41所已研發(fā)出國產(chǎn)自主可控的500GHz信號發(fā)生器、頻譜分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、功率計和天線與RCS測試系統(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)計和高精度傳輸線成型等核心技術(shù)，具有輸出功率高、動態(tài)范圍大、靈敏度好、使用方便和兼容性強等優(yōu)點，性能達到國際先進水平，填補國內(nèi)在太赫茲測試測量儀器的空白?？蓱?yīng)用于THz雷達、通信、氣象遙感等裝備的研發(fā)、生產(chǎn)和維修測試各個環(huán)節(jié)，解決了該頻段的測試難題。
41所研制出的太赫茲測試儀器
姜總1994年從電子科技大學(xué)高能物理研究所畢業(yè)來到41所，迄今21年。
姜總把在41所的經(jīng)歷分為兩個階段：前10年，解決產(chǎn)品的有無問題，從無到有實現(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。
隨著頻率越來越高，波長越來越短，對二極管和電路設(shè)計加工的工藝要求越來越高，國內(nèi)的工藝水平和國外有一定的差距。41所以前采用的二極管是從美國VDI公司進口，41所在太赫茲測試設(shè)備的研發(fā)中，發(fā)現(xiàn)由于得不到VDI公司二極管的詳細參數(shù)，由此設(shè)計的混頻電路，仿真結(jié)果與真實結(jié)果差距較大；幸好有13所鼎力相助，兩個單位聯(lián)合開發(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所將其帶來的寄生影響考慮到電路的設(shè)計中，仿真結(jié)果與真實結(jié)果差距較??；目前的產(chǎn)品性能不亞于國外同類產(chǎn)品。
其次是市場的擠壓。特別在高端儀器，國外一直對我們采取禁運策略；但當(dāng)我們能做到8mm，國外放開8mm產(chǎn)品；我們能做到67GHz，國外放開67GHz產(chǎn)品；我們能做到3mm，國外放開3mm產(chǎn)品，試圖以更低的價格擠壓我們國內(nèi)廠商，以此限制國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展。
談到姜總帶領(lǐng)的太赫茲研發(fā)團隊，從設(shè)計到加工有30人，姜總自豪地說“我們的工程師全部來自國內(nèi)，雖然沒有國際一流的科學(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，我們國內(nèi)客戶不再受制于國外廠商。”
目前，我國太赫茲測試儀器0.325THz以下比較成熟，已經(jīng)批量成套供應(yīng)；今年，500GHz測試儀器取得較大突破，技術(shù)指標(biāo)完全達到國際上最高水平，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的測試儀器?！?姜總信心滿滿地補充到。
姜總表示：面對日新月異的技術(shù)革新和日益激烈的市場競爭，41所將始終圍繞客戶測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、云計算、大數(shù)據(jù)等越來越棘手的測試難題；另外利用本土化優(yōu)勢進行低成本改進，利用專項產(chǎn)品+通用產(chǎn)品的組合提升測試產(chǎn)品的整體性價比，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；完善市場營銷網(wǎng)絡(luò)，加大海外市場的開拓力度，利用國內(nèi)外代理并行的多渠道方式開發(fā)市場，加速開發(fā)海外市場。