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比5G快100倍 6G有望从这里开启--探访电子科技大学太赫兹科学技术四川省重点实验室
发布时间:2018-05-03 17:14:09 阅读:454

来源:四川日报

4月24日,电子科技大学太赫兹科学技术四川省重点实验室内,工作人员在做实验。

探访四川顶尖实验室

    与微波比,它看东西更清楚;与可见光比,它是“透视眼”,能轻易穿透人的衣物;和红外光比,它“嗅觉”灵敏,能区别是否携带毒品、爆炸物等违禁品;相较之X光,它很安全,不会破坏生物组织……太赫兹波在医疗诊断、天文、物体成像、工业探伤、宽带移动通信、雷达探测等众多领域显示出了重大的科学价值及实用前景。

    电子科技大学的太赫兹科学技术四川省重点实验室,有一群科学家在研究,让太赫兹波应用于无线通信、分析探测中医药、无损伤检测微小的癌症病灶……

    4月24日,记者走进该实验室实地探访。

□本报记者 张舒

    A 实验室里的“最前沿” 太赫兹技术将成6G通信的基础
    6G时代 医生做远程手术如身临其境

    电子科技大学沙河校区逸夫楼,是太赫兹科学技术四川省重点实验室所在地。总共5层的建筑,4层都分布有实验室的办公场所,总面积达到2300多平方米,600多套科研仪器设备运行其间。

    记者刚来到一楼的“太赫兹辐射源研究部”门口,就听到嗡嗡的机器轰鸣声,辐射源正产生源源不断的太赫兹波。

    “太赫兹波是指频率在0.1太赫兹至10太赫兹波段内的电磁波,波长介于红外线与微波之间,由动植物自身产生并向外辐射。”实验室主任鄢扬教授介绍。

    实验室始建于2010年,但这里的太赫兹科技研究已经有20多年了。实验室创始人、中国科学院院士刘盛纲和团队一起,作出了国际学术界公认的原创性或奠基性成果,太赫兹科学与技术等领域的研究处于国际领先地位。

    如何获得稳定的太赫兹波源,成为该技术应用的关键。

    “以往都是通过电子学或光子学的方式获取,电子学方法只能有效应用在微波、毫米波,光子学方法只能用在光波,介于两者之间的太赫兹波频段,缺乏有效的研究和处理手段。”鄢扬说,将电子学与光子学手段结合,可直接产生中间高频率的太赫兹波,已通过初步实验验证。

    实验室内,外观看起来如一个铁箱子的设备,就是这种想法的“现实版”设备。

    实验室在国内率先研制出了太赫兹回旋管,是目前太赫兹频段输出功率最高的器件。“我们正努力将真空电子器件向太赫兹领域拓展,大部分太赫兹源的输出功率很小,一般为毫瓦级,而太赫兹回旋管的输出功率可达兆瓦级,我们所研制的器件最高频率达到0.46太赫兹,功率达千瓦级。”鄢扬说,频率高、功率大意味着可用于远距离、高分辨率雷达、探测和通信系统,还可用于受控热核聚变,满足未来人类社会稳定持久的能源需求。

    国际通信联盟已指定下一代地面无线通信的频段为0.12太赫兹至0.22太赫兹,太赫兹技术将成为未来6G通信的基础,人类有望进入太赫兹通信时代。

    傅文杰副教授表示,传输电视信号的波段频率比广播高,所以有了清晰的图像;5G则将频谱资源扩展到了毫米波,太赫兹波有望为“6G”提供基础波段。

    以太赫兹波为基础的6G无线通信,将比现有5G快100倍,加载的信息量也更大,如同5G可让医生实时远程控制做手术的机器手,太赫兹带来的6G将让这种手术进入VR(虚拟现实),立体三维空间视频,实时无延迟传输,让医生身临其境,就像在真实手术室工作一样。

    B 与科学家聊聊
    跑马拉松的 百米跑也不能弱

    逸夫楼4楼,阵阵浓郁的中药味从太赫兹成像波谱实验室飘出来。“研究电磁波的地方怎么会有中药味?”记者还以为走错了地方。

    “我们在做中药样品检测。”项目负责人周俊副教授打消了记者的疑惑。

    实验台前,穿白大褂的工作人员,将一株一株完整的白芷放在太赫兹波谱平台上。点击电脑操作,发射太赫兹波,显示屏上出现了这种草药独特的图案。

    太赫兹波有极强的穿透性,对不透明物体能完成透视成像,故用来做生物样品检测是其应用趋势之一。周俊副教授牵头建立中医药特征谱,对成都中医药大学提供的白芷、羌活、贝母、川芎等5种中药做检测,样品数量有200个。通过这种方法,给中草药定性定量。检测样本越来越多,形成数据库,就建立了一套标准,哪种药、哪个区域产的好,都能比较查询。

    正说着,刚刚回到实验室的刘頔威研究员被大家叫住了,“快来说说你联系的那个项目。”

    刘頔威最近在和成都企业奥泰医疗系统有限公司联系。这家企业在研发、制造和销售医用超导磁共振医学成像系统等高端医学影像诊断设备核心部件和整机。刘頔威说,利用太赫兹波制造共振成像设备,可用于药物研发、医疗诊断,一处癌症病灶过去可能长到指甲盖大小才能发现,太赫兹设备即便是一个小点也能判断。国外进口一台此类设备要数千万元,若实现本土化生产,可降30%。

    “你看,这就是太赫兹与产业结合,是我们寻求技术落地的一种方式。”站在一旁的钟任斌副教授说。

    “跑马拉松的,百米跑也不能弱。研究前沿技术,也要把成果应用起来。”在周俊看来,该边做边用。成都中医药大学中草药研究给他提供了机会。

    C 一种困惑
    有研究高地 川企为什么不加入做应用

    全球都在抢占太赫兹技术“风口”:2004年,太赫兹技术首次被美国科学家提出,并且被美国政府评为“改变未来世界的十大技术”之一;2005年,日本更是将其列为“国家支柱十大重点战略目标”之首。全球太赫兹应用市场高速扩容,年均增长率约26%。

    但钟任斌却说,虽然太赫兹实验室在成都,川内做太赫兹技术应用的企业却很少。

    四川真为太赫兹科技有限公司是可查到的唯一 一家川内太赫兹技术相关企业,主要业务也仅是代理国外太赫兹相关设备和器件等销售业务。该公司总经理周能表示,在推利用太赫兹波的安检门,估计原型机一年内做出来,推向市场还需三五年。除资金、技术上的困难外,产业链上参与企业太少,如何兑现经济价值也还有待求证。

    受访的多位专家认为,企业对太赫兹这个前沿技术还处于观望阶段。川内太赫兹技术应用只有研究机构、高校在做,上市公司、国有平台公司没有主动参与。而发达国家,从研发开始就有企业参与。

    如何破题?中国电子学会太赫兹分会主任委员喻胜教授表示,首先要研发出太赫兹应用的关键器件,比如用于通信、遥感领域的混频器、检波器和调制器等,太赫兹器件加工精度要求很高,材料的制作工艺也需要跟上。其次,政府引导有基础的企业进入太赫兹领域,发挥距市场更近的优势,制作出迎合市场需求的产品,如医疗、安检就可先做应用。

    D 他山之石
    深圳:成立产业标准联盟

    深圳是太赫兹技术应用的前沿阵地。2015年12月28日,深圳市太赫兹科技创新研究院正式挂牌成立,成为国内首个针对太赫兹研究与应用的高水平、国际化、专业化民营非营利性组织。去年4月12日,深圳市太赫兹制造业创新中心挂牌,该中心由华讯方舟科技有限公司公司联合50余家产学研单位成立,是国内首家将太赫兹技术与电子信息制造业相融合的创新中心,也是深圳首个正式启动的制造业创新中心。

    深圳太赫兹产业也面临着科技转化不足、资源调配困难、标准缺失严重三大问题。

    去年9月,华讯方舟科技有限公司、深圳市标准技术研究院、深圳市太赫兹科技创新研究院等16家企业和单位联合成立了太赫兹产业标准联盟,企业“抱团”发展,以更高标准创品牌、树信誉、拓市场,“产、学、研”结合,成员间共享及互惠互利。

 
 

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