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悉心光电研讨 饯别太赫兹愿望

来源:优游ub8     发布日期:2023-04-18 00:46:56

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  近两年,在疫情防控作业中大显神通的“无触摸测温安防一体机”让很多人从头认识了太赫兹波,而“或将是6G通讯关键技能”的研讨发现,更是让太赫兹波声名大噪——太赫兹波已然成为电磁波谱中一颗耀眼的明星。

  有必定物理根底的人都知道,在电磁波谱中,太赫兹波段是一个相对特别的存在:它包含部分毫米波、悉数亚毫米波和部分远红外,波长从3mm到30μm,频率掩盖0.1THz至10THz。尽管早在百年前,人类就在天文学研讨中发现了这一波段,但囿于技能展开,相关范畴的研讨很长时刻都处于阻滞状况,乃至直到上世纪80时代之前,太赫兹都不曾具有名字,而是被划分到“远红外射线时代,跟着一系列新技能鼓起,尤其是超快激光技能的展开,为太赫兹脉冲的发生供给了安稳、牢靠的激发光源,环绕太赫兹的研讨才得以深化展开。

  研讨发现,因为具有瞬态性、宽带性、相干性、低能性等许多特别功用,太赫兹可广泛使用于宽带通讯、雷达、电磁兵器、电子对抗、医学成像、天文学、无损检测、安全查看等范畴,并将对多个职业带来颠覆性的革新。2004年,太赫兹被美国政府评为改动未来世界的十大技能之一。2005年,日本将其列为国家支柱十大要点战略目标之首,举全国之力进行研制——一场以太赫兹为靶向的研讨热潮敏捷在全球席卷而来。

  也是在2005年,深秋的北京香山饭店里,以“太赫兹科学技能的新展开”为主题的第270次学术讨论会按期举行。国内多位在太赫兹研讨范畴影响力深远的专家学者就我国太赫兹作业的展开方向进行了深化研讨讨论,并拟定了太赫兹技能的展开规划。会后,作为国内太赫兹研讨的前驱渠道,首都师范大学太赫兹试验室被确认为全国太赫兹技能敞开研制渠道之一,推动我国太赫兹范畴的展开,成为试验室的重要任务。

  作为太赫兹试验室核心成员之一,多年来,首都师范大学物理系教授、博士生导师、北京市超资料与器材要点试验室主任、太赫兹光电子学教育部要点试验室副主任张岩秉持“研讨向使用挨近”的科研思路,推动着太赫兹相关研讨不断纵深展开,尤其是在太赫兹成像技能和亚波长金属微结构器材表征渠道建立等方面取得了开创性效果,助力我国太赫兹科研作业迈向一个又一个顶峰。

  张岩与太赫兹结缘,要追溯到2003年。彼时,国外太赫兹技能研制正如火如荼,而国内从事相关研讨的首都师范大学太赫兹试验室建立仅两年时刻,尚处于摸着石头过河阶段。张岩的参加,对极度渴求人才的试验室来说是个极大利好——这位出生于1972年,其时刚过而立之年的年轻人,有着亮眼的科研阅历和效果:18岁考入哈尔滨工业大学使用物理系;22岁攻读硕士学位,期间与导师一同在国内首先展开光学分数傅立叶改换的研讨,为使用光学分数傅立叶改换进行信息处理铺平了路途;24岁进入我国科学院物理研讨所攻读博士学位,成为杨国桢院士的得意门生,并在杨院士和顾根源研讨员辅导下,开辟了分数傅立叶改换在光学信息处理范畴中的使用;因超卓的体现和研讨需求,1999年,张岩前往日本山形大学留学进修,期间开端从事生物成像研讨;之后又曲折香港理工大学电子工程系担任副研讨员,从事光纤气体传感器研讨;2002年,取得德国洪堡基金赞助后,张岩又远赴德国斯图加特大学使用光学研讨所从事科学研讨作业。

  从1990年触摸物理学研讨开端,十多年间,张岩曲折于多所高校与科研机构,不断拓宽着自己科研方向的宽度。经过生长与沉淀,他对自己的科研途径有了新主意:“‘无涉猎则不能通,也无专精则不能成’,十多年的历练,我现已打下厚实的根底,后边是不是应该往精专的方向走,在某个方向做深做厚实呢?再一个,国外再好,总没有家的感觉,仍是应该回国做点事。”

  张岩将自己的主意与杨国桢院士进行了深化交流。科学无国界,但科学家有国界,杨院士竭力赞同张岩回国投身科研作业,并热心约请他参加自己主导创立的团队——首都师范大学太赫兹试验室。多年的科研阅历,让张岩敏锐地预见到太赫兹的研讨价值,所以他坚决果断的接受了杨院士抛来的橄榄枝,立志要环绕太赫兹搞出点新东西。

  回忆投身太赫兹研讨的开始韶光,张岩形象深入:其时试验室处于起步阶段,既没有多少成功经验,也缺少满足资金、方针支撑,乃至一度连太赫兹信号都调试不出来,“我记住其时试验室是在一个40多平车间相同的当地,就是在那儿,咱们一步一个脚印把理论的东西转化为实践,推动着我国太赫兹研讨作业不断走向纵深。

  经过实践探究,张岩对自己的科研途径有了更明晰的界定——先瞄靶后射箭——这是留学德国期间对他发生深远影响的一种“德式”科研形式。张岩解释道,“靶”即使用,“箭”则是研讨,所谓“先瞄靶后射箭”,就是指一切的研讨都应该建立在使用的根底之上。在张岩看来,与“先有研讨课题,再向使用挨近”的传统科研形式不同,“先瞄靶后射箭”的科研形式一开端就处理了技能研讨的后顾之虑,避免了研讨与使用脱节的潜在危险,更具实践辅导价值。

  确认了以使用为导向的科研思路后,数十年如一日,张岩静心专心于太赫兹使用的相关研讨,以累累硕果推动着我国太赫兹研讨作业快速追平世界水平,并经过继续的科技立异,走出了一条具有特征的太赫兹研讨之路。

  跟着对太赫兹波段研讨的不断深化,高功率的太赫兹光源和安稳的太赫兹脉冲勘探手法日渐老练,各种太赫兹光谱和成像技能逐渐成为了有用的光学丈量手法。张岩研讨的要点正是波谱和成像技能两大方向。他说: “我的主意是把太赫兹展开的波谱和成像表征的办法用于微纳米器材的表征探究中。” 瞄定这一方向,张岩带领团队展开了深化研讨,包含对提高太赫兹成像体系丈量精度所做的多方面改善,以及将此成像技能使用到不同科研范畴的研讨作业。他开创性的将太赫兹面阵成像与近场勘探技能有机结合,建立起国内首套太赫兹准近场成像体系,从而把太赫兹成像的分辨率提高了一个量级,增强了太赫兹脉冲波焦平面成像体系的有用性。一起,还提出了多波长成像、偏振成像、实时层析成像等多种太赫兹成像办法,不断拓宽着太赫兹成像的新思路。

  此外,因为太赫兹功用器材的研讨具有重要科学含义和实践使用价值,张岩也把注意力放在了金属亚波长结构以及半导体微纳结构与太赫兹相互作用的研讨之上。在科技部“973”项目的赞助下,张岩带领课题组展开了自己的有限时域差分算法 (FDTD),研讨了金属亚波长结构的透射特性对器材中微结构的形状、尺度、散布以及金属资料和基底资料特性的依赖性,给出了金属狭缝中横槽结构对透射特性的影响剖析:研讨了一些资料在外鼓励下的转化特性,并建立了国内第一套太赫兹焦平面成像体系用于太赫兹波段亚波长光子器材的特性表征,提出了自己的太赫兹超构外表器材的规划办法,规划、制备并表征了一系列太赫兹超构外表器材,器材的厚度仅仅作业波长的四千分之一,为太赫兹体系的集成供给了新的思路。

  在张岩等科研人员的不懈努力下,首都师范大学太赫兹试验室填补了国内太赫兹范畴多项空白,成为范畴内见义勇为的领头羊,继续引领并推动了国内太赫兹科学技能的展开,并先后承当多项国家严重项目,处理了若干国家严重需求问题,带动国内太赫兹科学技能的产业化展开,成为国内抢先并在世界上有重要影响力的太赫兹敞开研制立异渠道,为完成科技强国做出了突出奉献。

  作为北京市“太赫兹波谱与成像”立异团队的核心成员,张岩个人相同硕果累累。十多年间,他先后参加编撰5部学术专著,宣布相关研讨论文380余篇,其间SCI录入300余篇;与此一起,他还取得北京市科技新星方案、教育部新世纪优秀人才、北京市长城学者、北京市百千万人才工程等许多荣誉,并被美国光学学会增选为会士;此外,作为北京市中青年骨干教师,这些年他孜孜不倦躬耕于三尺讲台,培育研讨生、博士生40余人,为建造高科技人才队伍、推动科技强国战略做出了不可磨灭的奉献。

  功崇惟志,业广惟勤。作为一名科研作业者,多年来,张岩扎根光电科研范畴,经过立异进步勇攀科学顶峰,书写着新一代我国科研作业者的抱负与情怀!路漫漫其修远兮,攀爬科研的顶峰也永无止境,对张岩来说,攀山越水不过寻常事,始终不变的,是科研报国的拳拳之心。

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