在微波和紅外領域，國內外差距較大；但在太赫茲領域，我們與國外水平不相上下，我們通過努力已一步一步實現了基礎器件和工藝的國產化，研發出國產自主可控的500GHz測試儀器。太赫茲的技術雖然很難，但是我們要堅持做下去，一點一點實現突破。中國夢要靠中國人實現，太赫茲技術的發展也一樣！

——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？太赫茲技術發展現狀？

    姜萬順：太赫茲(Terahertz,1THz=1012Hz)泛指頻率在0.1Hz～10THz波段內的電磁波，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。

    太赫茲技術是21世紀重大的新興科學技術之一，2004年入選美國“改變未來世界的十大技術”，2005年被日本列為“國家支柱十大重點戰略目標”之首。美國、歐洲、亞洲、澳大利亞等許多國家和地區政府、機構、企業、大學和研究機構紛紛投入到太赫茲的研發熱潮之中。

    我國對太赫茲技術的研究，可以追溯到上世紀90年代，在電子科技大學劉盛綱院士等專家學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”，邀請國內多位在太赫茲研究領域有影響的院士專門討論我國太赫茲事業的發展方向，并制定了我國太赫茲技術的發展規劃。在國家“十二五”科學和技術發展規劃、國家重大科技基礎設施建設中長期規劃中都有明確部署。

問:太赫茲技術有什么優勢？

    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，使它能夠對半導體、電介質薄膜等材料的物理信息進行快速準確的測量。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、醫學成像（無標記的基因檢查、細胞水平的成像）、無損檢測、安全檢查（生化物的檢查）等領域帶來深遠的影響，進而改變人們的生產生活。

問：既然太赫茲有如此多優點，太赫茲兩側的紅外和微波技術已經非常成熟，為什么太赫茲應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難度 。上世紀九十年代以前，太赫茲一度被人“遺忘”，也因此被稱為“太赫茲空白”。

    太赫茲成像技術和太赫茲波譜技術構成太赫茲應用的兩個主要關鍵技術。太赫茲發展滯后的主要原因在于缺少探測器和發射源，有很多技術難點尚未攻破。

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所是我國專業的電子測量儀器研究所，從“九五”規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/基礎等門類電子測量儀器及自動測試系統的開發、研制和批量生產及計量標準研制，并為軍、民用電子元器件、整機和系統的研制、生產提供檢測、計量手段。

    41所近幾年發展迅速，經國家授權批準，承擔了“電子測試技術重點實驗室”、“國防科技工業光電子一級計量站”、“國防科技工業自動化測試技術研究應用中心”、“國家電子儀器質量監督檢驗中心”、“國家計量器具新產品定型鑒定技術機構”、“國家進出口電子儀器商品檢驗實驗室”等國家級專業機構，在我國電子測量儀器行業中具有十分重要的地位。

目前做太赫茲技術應用的公司很多，但是國內做太赫茲測試測量儀器的公司只有41所唯一一家。

    測試與測量技術是科學研究的基礎，太赫茲測試與測量儀器設備因技術難度大，發展相對緩慢，也造成了太赫茲技術研究相對滯后。

問：41所在太赫茲研究過程中遇到了哪些挑戰？目前進展如何？

    姜萬順：在太赫茲測試技術中首先要解決的是太赫茲電磁信號的發生技術、太赫茲電磁信號的頻率和功率檢測技術，并以此為基礎的大動態網絡參數測試技術，這也是太赫茲技術研究領域的最前沿問題。

    41所的太赫茲信號發生技術基于倍頻鏈方案。微波倍頻的優點是：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所采用波導多層放大器、空間合成技術提高寬帶倍頻輸出功率。此空間倍頻器技術與國際上通用的串聯做法不一樣，采用并聯結構，已在國內申請專利。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所負責研發二極管，41所負責電路設計及加工。在電路設計過程中，41所將本振、倍頻集成在一起，將二極管的物理參數、封裝參數等帶來的寄生影響考慮到電路的設計中，采用SGS軟件仿真，仿真結果與真實結果差距較小，并大幅降低損耗。

    今年41所已研發出國產自主可控的500GHz信號發生器、頻譜分析儀、矢量網絡分析儀、功率計和天線與RCS測試系統等產品，采用高性能的非線性器件精準建模、寬帶高效非線性電路一體化設計和高精度傳輸線成型等核心技術，具有輸出功率高、動態范圍大、靈敏度好、使用方便和兼容性強等優點，性能達到國際先進水平，填補國內在太赫茲測試測量儀器的空白。可應用于THz雷達、通信、氣象遙感等裝備的研發、生產和維修測試各個環節，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年從電子科技大學高能物理研究所畢業來到41所，迄今21年。

    姜總把在41所的經歷分為兩個階段：前10年，解決產品的有無問題，從無到有實現了新技術，并做出了產品；后10年，把技術轉換成產品，解決產品的可靠性、穩定性問題。

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

    隨著頻率越來越高，波長越來越短，對二極管和電路設計加工的工藝要求越來越高，國內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所在太赫茲測試設備的研發中，發現由于得不到VDI公司二極管的詳細參數，由此設計的混頻電路，仿真結果與真實結果差距較大；幸好有13所鼎力相助，兩個單位聯合開發，各司其職，13所負責二極管的研發，并提供二極管的物理參數、封裝參數等，41所將其帶來的寄生影響考慮到電路的設計中，仿真結果與真實結果差距較小；目前的產品性能不亞于國外同類產品。

    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；但當我們能做到8mm，國外放開8mm產品；我們能做到67GHz，國外放開67GHz產品；我們能做到3mm，國外放開3mm產品，試圖以更低的價格擠壓我們國內廠商，以此限制國內技術的發展。

    談到姜總帶領的太赫茲研發團隊，從設計到加工有30人，姜總自豪地說“我們的工程師全部來自國內，雖然沒有國際一流的科學家，但我們研發生產的產品性能與國際水平相當，我們的產品質量已經得到很多客戶的認可，而且維修成本大大降低，我們國內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，已經批量成套供應；今年，500GHz測試儀器取得較大突破，技術指標完全達到國際上最高水平，可滿足500GHz 以下太赫茲科學研究和工程應用的需求。“明年，我們將研發出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展，依托現有技術不斷創新從而實現產品創新和差異化，以提升產品的多元化需求范圍，解決用戶所面臨諸如工業4.0、5G通信、云計算、大數據等越來越棘手的測試難題；另外利用本土化優勢進行低成本改進，利用專項產品+通用產品的組合提升測試產品的整體性價比，利用信息化提升服務響應速度和質量等舉措解決客戶的后顧之憂；完善市場營銷網絡，加大海外市場的開拓力度，利用國內外代理并行的多渠道方式開發市場，加速開發海外市場。