「十四五」雨前观察之六:太赫兹-太赫兹等于多少赫兹

编 辑:康 丹

国家十四五规划提出前瞻谋划一批未来产业,未来网络位列其中。

成都十四五规划中,虽未直接出现「未来网络」字眼,但对未来网络构建有重大影响的「太赫兹」技术却出现了3次。

第五篇第二章加快核心技术研发一节,提出「超前布局量子互联网、

太赫兹

通信、合成生物、类脑智能等前沿技术,争取颠覆性技术实现突破。」

专栏18和专栏21,分别提出建设西部光源(红外

太赫兹

自由电子激光装置),加快建设

太赫兹

技术教育部重点实验室(B类)。

2004年,太赫兹技术被美国政府评为「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,举全国之力进行研发。太赫兹作为本世纪最重要的新兴学科之一,已成为各国前沿技术研发的必争之地。

太赫兹技术主要用作什么领域?成都市太赫兹产业链现状如何?又面临哪些挑战?本文将对此进行简要梳理。

01

太赫兹技术应用领域

太赫兹波是频率范围为0.1THz-10THz,波长范围为0.03-3mm,介于无线电波和光波之间的电磁辐射。

其频率高、脉冲短、穿透性强,且能量很小,对物质与人体的破坏较小,所以与X射线相比,太赫兹成像技术和波谱技术更具优势,在空间探测、医学成像、安全检查、宽带通信等领域具有广阔的发展前景和应用价值。

通信领域

,太赫兹波可以作为高速宽带的通信载体,既适用于恶劣环境下的短距离保密通讯,也适用于高带宽需求的卫星通信领域。同时,太赫兹一直被认为是6G的关键技术,是无线通信技术的未来。

安检领域

,太赫兹技术主要应用于机场、海关、地铁等重要建筑物以及大型活动现场的安全检查,快速检测出是否有人携带武器、毒品、爆炸物等违禁品。

空间探测领域

,现有的深空探测载荷已拓展到了太赫兹频段,太赫兹探测技术为空间遥感提供了新的探测方法和手段,可以从不同角度反映空间物质的信息。

医学成像领域

,由于太赫兹波光子能量很低,对人体无害,又具有很强的穿透性,很多生物大分子在太赫兹频段留有特定的痕迹,利用太赫兹技术来实现生物结构和功能的成像,可对现有医学成像手段进行有效互补。

02

成都太赫兹产业现状

太赫兹产业链上游包括太赫兹辐射源,太赫兹波探测器,这也是产业链的核心领域。中游包括微波器材、倍频器、光学器材等配件生产及系统集成。下游包括太赫兹在通信、安检、探测、影像等方面的应用。

作为国家重要的军工、航空/航天、雷达、空间技术产业基地,成都聚集了一大批优秀的微波器件、通信系统厂商及科研院所,有着太赫兹领域研究与发展的基础。

目前,成都已初步形成太赫兹产业生态雏形,聚集30家以上核心企业,其中包括上游以聚利中宇、众为创通等为代表的从事太赫兹基础材料、太赫兹芯片等核心器件研发生产的企业,中游以蕊创微波、真为科技为代表的从事微系统与设备研发设计的企业,下游以曙光光纤、国蓉科技为代表的从事太赫兹行业应用产品生产与服务的企业。

此外,成都聚集了中物院微太中心、电子科大等一批研究机构,建有专门从事太赫兹领域研究的通信抗干扰技术国家级重点实验室、电子科技大学太赫兹技术教育部重点实验室、电子科技大学四川省太赫兹工程中心、电子科技大学太赫兹科学技术四川省重点实验室等多个科研平台。

同时汇集了以「中国太赫兹之父」刘盛纲院士为代表的多个太赫兹领军人物,成立了太赫兹科学协同创新中心国际咨询委员会。

在太赫兹源、探测、太赫兹功能器件和应用等领域,成都已取得一系列重要研究成果。

1月21日,在成都高新区揭榜挂帅型研发机构「岷山行动」计划暨首批需求榜单发布会上,14个揭榜挂帅型研发机构亮相,其中就包含太赫兹技术研究院。

该太赫兹技术研究院主要围绕太赫兹通信技术研发、工程化和产业化核心关键技术,搭建基于太赫兹应用的研发、测试与验证公共技术平台,解决高功率输出、高速调制、低复杂度高速基带等方面的技术难题。

03

成都太赫兹发展面临的挑战

虽然成都拥有一批太赫兹实验室,但做技术应用的企业却很少。目前,太赫兹技术研究仅局限于研究机构和高校,大多数企业还处于观望阶段。

总体来看,成都太赫兹产业发展面临以下几个挑战:

一是关键核心技术水平还有待提升

二是太赫兹专业人才缺乏

三是产业集中度较低

四是应用市场尚未打开

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提升。

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、安检可先做应用。

目前,太赫兹已成为各科技强国争先抢占的科技制高点,由于其蕴藏的巨大发展潜力,国内深圳、北京、上海、武汉等地各有布局。虽有基础,但应对各地竞争,成都的太赫兹产业略显单薄,其发展仍任重道远。

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