“十四五”雨前觀察之六:太赫茲

“十四五”雨前觀察之六:太赫茲

編 輯:康 丹

國家十四五規劃提出前瞻謀劃一批未來產業,未來網路位列其中。

成都十四五規劃中,雖未直接出現「未來網路」字眼,但對未來網路構建有重大影響的「太赫茲」技術卻出現了3次。

第五篇第二章加快核心技術研發一節,提出「超前佈局量子網際網路、太赫茲通訊、合成生物、類腦智慧等前沿技術,爭取顛覆性技術實現突破。」

專欄18和專欄21,分別提出建設西部光源(紅外太赫茲自由電子鐳射裝置),加快建設太赫茲技術教育部重點實驗室(B類)。

2004年,太赫茲技術被美國政府評為「改變未來世界的十大技術」之一,2005 年,日本更是將其列為「國家支柱十大重點戰略目標」之首,舉全國之力進行研發。太赫茲作為本世紀最重要的新興學科之一,已成為各國前沿技術研發的必爭之地。

太赫茲技術主要用作什麼領域?成都市太赫茲產業鏈現狀如何?又面臨哪些挑戰?本文將對此進行簡要梳理。

01

太赫茲技術應用領域

太赫茲波是頻率範圍為0。1THz-10THz,波長範圍為0。03-3mm,介於無線電波和光波之間的電磁輻射。

“十四五”雨前觀察之六:太赫茲

其頻率高、脈衝短、穿透性強,且能量很小,對物質與人體的破壞較小,所以與X射線相比,太赫茲成像技術和波譜技術更具優勢,在空間探測、醫學成像、安全檢查、寬頻通訊等領域具有廣闊的發展前景和應用價值。

在通訊領域,太赫茲波可以作為高速寬頻的通訊載體,既適用於惡劣環境下的短距離保密通訊,也適用於高頻寬需求的衛星通訊領域。同時,太赫茲一直被認為是6G的關鍵技術,是無線通訊技術的未來。

在安檢領域,太赫茲技術主要應用於機場、海關、地鐵等重要建築物以及大型活動現場的安全檢查,快速檢測出是否有人攜帶武器、毒品、爆炸物等違禁品。

在空間探測領域,現有的深空探測載荷已拓展到了太赫茲頻段,太赫茲探測技術為空間遙感提供了新的探測方法和手段,可以從不同角度反映空間物質的資訊。

在醫學成像領域,由於太赫茲波光子能量很低,對人體無害,又具有很強的穿透性,很多生物大分子在太赫茲頻段留有特定的痕跡,利用太赫茲技術來實現生物結構和功能的成像,可對現有醫學成像手段進行有效互補。

02

成都太赫茲產業現狀

太赫茲產業鏈上游包括太赫茲輻射源,太赫茲波探測器,這也是產業鏈的核心領域。中游包括微波器材、倍頻器、光學器材等配件生產及系統整合。下游包括太赫茲在通訊、安檢、探測、影像等方面的應用。

作為國家重要的軍工、航空/航天、雷達、空間技術產業基地,成都聚集了一大批優秀的微波器件、通訊系統廠商及科研院所,有著太赫茲領域研究與發展的基礎。

目前,成都已初步形成太赫茲產業生態雛形,聚集30家以上核心企業,其中包括上游以聚利中宇、眾為創通等為代表的從事太赫茲基礎材料、太赫茲晶片等核心器件研發生產的企業,中游以蕊創微波、真為科技為代表的從事微系統與裝置研發設計的企業,下游以曙光光纖、國蓉科技為代表的從事太赫茲行業應用產品生產與服務的企業。

此外,成都聚集了中物院微太中心、電子科大等一批研究機構,建有專門從事太赫茲領域研究的通訊抗干擾技術國家級重點實驗室、電子科技大學太赫茲技術教育部重點實驗室、電子科技大學四川省太赫茲工程中心、電子科技大學太赫茲科學技術四川省重點實驗室等多個科研平臺。

同時彙集了以「中國太赫茲之父」劉盛綱院士為代表的多個太赫茲領軍人物,成立了太赫茲科學協同創新中心國際諮詢委員會。

在太赫茲源、探測、太赫茲功能器件和應用等領域,成都已取得一系列重要研究成果。

1月21日,在成都高新區揭榜掛帥型研發機構「岷山行動」計劃暨首批需求榜單釋出會上,14個揭榜掛帥型研發機構亮相,其中就包含太赫茲技術研究院。

該太赫茲技術研究院主要圍繞太赫茲通訊技術研發、工程化和產業化核心關鍵技術,搭建基於太赫茲應用的研發、測試與驗證公共技術平臺,解決高功率輸出、高速調製、低複雜度高速基帶等方面的技術難題。

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03

成都太赫茲發展面臨的挑戰

雖然成都擁有一批太赫茲實驗室,但做技術應用的企業卻很少。目前,太赫茲技術研究僅侷限於研究機構和高校,大多數企業還處於觀望階段。

總體來看,成都太赫茲產業發展面臨以下幾個挑戰:

一是關鍵核心技術水平還有待提升

二是太赫茲專業人才缺乏

三是產業集中度較低

四是應用市場尚未開啟

如何破題?

中國電子學會太赫茲分會主任委員喻勝教授表示,首先要研發出太赫茲應用的關鍵器件,比如用於通訊、遙感領域的混頻器、檢波器和調製器等,太赫茲器件加工精度要求很高,材料的製作工藝也需提升。

其次,政府引導有基礎的企業進入太赫茲領域,發揮距市場更近的優勢,製作出迎合市場需求的產品,如醫療、安檢可先做應用。

目前,太赫茲已成為各科技強國爭先搶佔的科技制高點,由於其蘊藏的巨大發展潛力,國內深圳、北京、上海、武漢等地各有佈局。雖有基礎,但應對各地競爭,成都的太赫茲產業略顯單薄,其發展仍任重道遠。

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