“2012 太赫兹科学仪器及前沿技术专题研讨会”会议纪要

中国太赫兹科学仪器及前沿技术的首次交汇融合

——“2012 太赫兹科学仪器及前沿技术专题研讨会”会议纪要

刘 玲　胡柏顺　赵国忠

由中国仪器仪表学会、太赫兹光电子学教育部重点实验室和《现代科学仪器》编辑部联合主办，《现代科学仪器》编辑部承办的“2012 太赫兹科学仪器及前沿技术专题研讨会” 于2012 年8 月8 日— 10 日在北京紫玉饭店举行。来自我国太赫兹科学技术研究领域绝大部分研究小组的80 多位专家学者和博士生参加了会议。

太赫兹技术被认为是未来改变世界的十大关键技术之一。目前太赫兹科学技术飞速发展，国外的一些太赫兹科学仪器已进入市场，我国当前还处于起步阶段, 亟需加强研讨相互交流，积极吸收先进经验迎头赶上。

本次会议的宗旨是：为太赫兹科学仪器研制开发提供技术交流平台；为太赫兹仪器选购提供技术咨询；为太赫兹仪器使用提供技术支撑。藉此，为促进我国太赫兹科学仪器及前沿技术快速发展而服务。

出席本次会议的专家学者有：电子科技大学刘盛纲院士，天津大学姚建铨院士，太赫兹光电子学教育部重点实验室张存林主任\ 赵国忠副主任\ 张岩副主任，上海理工大学光电研究院副院长朱亦鸣教授，上海大学马国宏教授等80 余位专家学者。

出席会议的有关单位领导有：国家自然科学基金委员会信息科学部张兆田副主任\ 熊小芸处长，中国仪器仪表学会副理事长兼秘书长吴幼华先生，中国仪器仪表学会科学仪器学术工作委员会燕泽程副主任，国产科学仪器应用示范中心主任陈舜琮先生，《现代科学仪器》编辑部胡柏顺主编等。

与会的仪器厂家有：先锋科技股份有限公司，安捷伦科技（中国）有限公司，脉动科技有限公司，顶尖科仪（中国）股份有限公司，北京博为科技有限公司等。

会议实况

8 月8 日上午，张存林主任主持开幕式, 吴幼华副理事长兼秘书长致辞。他强调了太赫兹技术是重要的交叉前沿领域，为技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇，通过相互了解，相互交流，推动太赫兹科学仪器及有关技术的发展，从而促进不同应用领域的太赫兹科学仪器及前沿技术的大融合是十分重要和必要的。

刘盛纲院士在大会上致辞。他说, 重要的仪器设备是国际一流大学的必备条件, 重要的科学成就必须以实验研究为基础，太赫兹技术和仪器的发展也是这样。近年来，太赫兹科学技术发展非常迅速，美国的常青藤大学（常春藤联盟）和所有的国家实验室都把太赫兹技术当作重要的研究课题；日本更是将太赫兹技术列为“国家十大重点战略目标”之首，举全国之力进行太赫兹技术的研发；韩国在2010 年开始了一个名为“THz-Bio”的全国性研究计划。在我们中国，太赫兹科学技术越来越受到重视，也开始自主研发太赫兹仪器，可也存在两个问题：一，国家投资不集中，特别是仪器设备投资不集中。二，虽然太赫兹研究单位现在发展到了近50个，但出现了无序的现象。所以要想成为科技大国，加强对仪器设备的支持的是完全必要的。

张兆田主任作了《信息学部优先资助领域及其基金资助工作》的报告。他介绍了信息科学的发展规律与特点，发展状况与未来发展趋势、优先重点发展领域等。他指出, 太赫兹技术就是其优先发展的领域之一。

张岩主任介绍了太赫兹光电子学教育部重点实验室的发展情况。强调实验室各有自己的特色，通过会议可以相互交流了解，这将促进太赫兹科学仪器及前沿技术更好地发展。

刘盛纲院士主持8 月8 日上午的报告会。

张存林主任报告了国家重大科学仪器专项“基于飞秒激光的太赫兹时域光谱仪”的进展情况。太赫兹时域光谱仪未来将向宽谱、高能量、小型化的方向发展，在科研及食品药品鉴定和检测方面具有重要的应用价值和发展前景，对经济社会发展、民生改善具有重要的支撑作用。

上海大学马国宏教授在“THz 脉冲的产生及波前控制研究”报告中, 介绍了目前太赫兹技术的研究主要包括THz 源、THz 检测和THz 传输等方面. 他指出，要使太赫兹技术的研究成果得到广泛的应用，尤其是将THz 技术应用到远红外光谱学中，有必要研究THz 脉冲的波前控制以及各种THz 光子学器件的工作原理，从而实现对THz 辐射的人工调控。

首都师范大学沈京玲教授作了“太赫兹光谱技术在毒品检测中的应用研究”的报告。介绍了太赫兹光谱技术在毒品检测中的应用研究及其在毒品检测识别方面的工作：应用太赫兹光谱和成像技术对毒品进行品种鉴定和含量分析，确定毒品纯度和有效成分含量；对隐藏在信封和包裹中的毒品进行探查；已经建立了38 种纯度在90% 以上的毒品太赫兹光谱数据库。

中科院紫金山天文台副研究员张文作了“太赫兹高灵敏度超导热电子探测器技术”的报告。介绍了太赫兹波段存在丰富的分子转动谱线和原子精细结构谱线，通过对这些分子谱线的高频率分辨率观测，可以研究天文、大气和深空探测等领域的重要科学问题。超导HEB 混频器是1THz 以上灵敏度最高的相干探测器，已经成功应用到Herschel 空间卫星、SOFIA 天文台和地面APEX 望远镜, 目前正在开展天文观测研究。

8 月8 日下午，上海大学马国宏教授主持报告会。

天津大学姚建铨院士作了题为“太赫兹技术及太赫兹仪器的发展趋势”大会邀请报告, 介绍了太赫兹技术的发展和基于法布里- 珀罗干涉仪的傅立叶变换太赫兹光谱仪的研制情况。他强调, 太赫兹辐射源是太赫兹技术研究的核心和重点，应用性推广也很重要. 没有应用，太赫兹源以及其他一些理论问题也不能快速解决，所以一切工作应以应用为出发点，相应地去考虑太赫兹源与其他器件的更好的结合。国内太赫兹科学技术这几年取得非常大的进展，没有好的太赫兹仪器设备，就不可能做这么好的科学研究. 一方面我们要看国际的发展，另一方面要加强自己的工作。我们要从太赫兹技术的各个领域- 源、探测、传输、功能器件、应用方面形成合力，把太赫兹技术扎扎实实的往前推。

上海理工大学朱亦鸣教授作了“基于太赫兹技术的药物分析与检测”的报告，介绍了太赫兹光谱技术无论在药物鉴别率、无损检测，扫描速度，还是在线检测及分析和药理基团解析等方面，都具备很大的可行性。

中国石油大学( 北京) 赵卉博士在“太赫兹技术在油气光学中的应用”报告中, 介绍了油气光学新时期学科建设定位以及实验室研发的油气资源与产品- 太赫兹可视化实时监测技术，为太赫兹技术在油气领域的应用提供了实验基础。

中科院上海微系统所谭智勇博士作了“太赫兹量子器件及其成像应用”的报告。着重介绍了用于THz 辐射产生的THz 量子级联激光器, 和用于THz 辐射探测的THz 量子阱探测器的研制过程及器件的光电性能表征, 提出了将THz 量子器件成像系统集成于未来研制的THz 分析检测仪器中，给出了初步的系统化设想。

北京理工大学胡伟东教授在“主动式太赫兹三维成像技术”报告中, 从微波混频技术出发介绍了其实验室自主研发的双天线太赫兹成像系统，通过架设角反射器进行测试, 得到了良好的一维像。目前二维和三维扫描成像实验正在进行中。另外，他们对太赫兹关键器件也正在进行研究，如MEMS 太赫兹集成天线、太赫兹天线测试系统、太赫兹准光混频器等。

哈尔滨工业大学( 威海) 信息光电子研究所田兆硕教授, 在“THz 激光F-P 腔旋转透过率的研究”报告中, 提出用旋转F-P 腔方法测量THz 辐射波长，理论上计算了THz 激光通过旋转F-P 片的透过率曲线，研制了全金属高重复频率光泵THz 激光器，测量THz 激光通过旋转锗片及硅片的透过率，还研制了旋转F-P 激光波长自动测量系统，并用CO2 激光验证了系统工作的可行性，为进一步研制THz 波波长测量仪奠定了基础。

中国工程物理研究院流体物理研究所助理研究员朱礼国作了题为“超快太赫兹光谱在新型太阳能光伏材料——硅纳米线阵列研究中的应用”的报告, 介绍了超快太赫兹光谱即时间分辨太赫兹时域光谱的原理及优势, 他指出电子的动态过程、输运性质、存在形式都可由太赫兹时域光谱测定，他们对硅纳米线阵列中光生载流子动力学进行研究，探索利用太赫兹时域光谱研究硅纳米线阵列光电转化效率的提高。

中国计量科学研究院孙青博士作了“太赫兹光谱与功率计量技术”的报告。介绍了中国计量科学研究院光学所从2008 年起开展太赫兹计量技术的研究工作，他们建立了基于光学整流方法和光电导天线方法的透射式与反射式太赫兹时域光谱测量系统，实现了物质太赫兹波段光谱透射率和反射率的测量，利用一氧化碳气体太赫兹特征吸收谱线对太赫兹时域光谱仪进行频率校准。同时, 他们还研制了吸收率高于95% 的太赫兹吸收材料，设计并研制了太赫兹功率测量器件，实现了太赫兹辐射功率的绝对测量。他们建立的太赫兹参数计量标准等, 将为太赫兹技术应用和科技发展提供计量支撑服务。

8 月9 日上午《现代科学仪器》胡柏顺主编主持报告会。

太赫兹光电子学教育部重点实验室副主任赵国忠教授作了题为“太赫兹波产生探测及其时域光谱技术和应用研究”的报告。介绍了他所领导的研究小组自主研发太赫兹时域光谱仪——“ GZ-I 型太赫兹时域光谱仪”的有关研制工作情况。赵教授从仪器的光机电一体化模块化设计、光路图及其搭建注意事项、测试系统和测控与分析软件的研制等方面作了详细的说明, 重点介绍了他们小组多年来针对太赫兹时域光谱系统研制光电导天线太赫兹发射极、半导体表面太赫兹发射极以及电光取样太赫兹探测技术的详细细节, 展示了他们所研制的太赫兹时域光谱系统性能和有关性能参数，并以若干塑料材料、化妆品与精细化工材料、半导体材料、生物大分子和中草药以及毒品与爆炸物等物质的太赫兹光谱测量与分析为实例，说明了这些材料在太赫兹频段的透射谱、折射率谱和吸收谱等光谱性质, 并指出其可能的应用前景。

安捷伦科技( 中国) 有限公司叶伟斌先生作了“安捷伦毫米波测试解决方案”的报告。介绍了安捷伦在毫米波和太赫兹技术领域的解决方案，包括太赫兹器件的测试要求、太赫兹器件测试对仪表的要求、安捷伦矢量网络分析仪、安捷伦混频器、功率计、频率源相位噪声分析仪，天线测试系统等，说明这些系统可以满足各种毫米波系统和器件的测试要求。可提供太赫兹频率范围的系统解决方案和技术支持服务。

脉动科技有限公司总经理陆明先生作了“固体THz 源和异步采样THz 时域光谱系统”的报告。介绍了两种太赫兹器件：一种是英国M Squared 公司的固体THz 源-FireFly-THz 激光器，它是基于固体激光器差频产生THz 波的技术; 另一种是德国GigaOptics 公司的HASSP-THz 光谱仪，它是一套基于异步光学采样的太赫兹时域光谱仪。

先锋科技股份有限公司邀请的美国Zomega 公司Albert Redo-Sanchez 先生作了“Terahertz Instrumentation Status and Market Outlook”的报告。对Zomega 公司和产品开发、太赫兹技术新进展、micro-Z 手持式太赫兹光谱仪、Mini-Z 小型化太赫兹时域光谱仪、光纤耦合的太赫兹时域系统以及太赫兹仪器市场前景和性能方面的挑战一一作了介绍。

先锋科技股份有限公司邀请的Microtech 公司Patrick F. Tekavec 先生作了“High Power THz sources”的报告。介绍了Microtech 公司的产品线、传统产品、CW 源耿氏振荡器、BWO 太赫兹源、BWO 太赫兹成像系统、高功率太赫兹参数振荡器以及Microtech 公司新产品PikaRay 及其主要应用。

顶尖科仪( 中国) 股份有限公司贺雪鹏先生作了“飞秒光纤激光器及其在太赫兹光谱学中的应用”的报告,介绍了Menlo Systems 飞秒光纤激光器的重要特性, 利用飞秒光学频率梳在精密光谱学领域取得的重要进展, 以及在太赫兹光谱学和太赫兹成像领域所取得的最新成果, 特别详细介绍了最新的OSCAT 太赫兹光谱仪系统及其工作原理，以及在聚合物工业领域的应用。

8 月9 日下午，全体参会代表集体参观了首都师范大学太赫兹光电子学教育部重点实验室。

赵国忠教授首先介绍了实验室现有仪器设备和研究内容, 带领与会代表参观了太赫兹光谱实验室、太赫兹成像实验室、太赫兹与红外热波无损检测实验室以及太赫兹与物质相互作用分析实验室等, 接着安排相关工作人员为与会代表详细介绍了每一套实验设备的性能指标、测试方法和应用领域，演示了一些典型太赫兹仪器的使用方法, 并就相关仪器及其研究的课题同与会代表进行了深入的交流和讨论。

会议回顾

一、 中国太赫兹技术的一次交汇融合，为瞄准国家需要、协同创新提供机遇

这次会议内容丰富, 有承担国家太赫兹重大专项的技术报告，有自主研发科研成果的论文，还有太赫兹仪器研制成果报告和先进太赫兹仪器的介绍。在学术报告之外，有半天时间进行了太赫兹仪器现场演示，面对面沟通和研讨。

其次, 这次参会的人员广泛，来自诸多不同领域和单位, 有中国太赫兹技术方面的泰斗刘盛纲院士及姚建铨院士，有长期从事太赫兹科学技术研究的科研院所和大学研究团队的专家学者，有研制太赫兹仪器的国内外公司企业的技术专家，也有很多后起之秀的专家学者，还有打算即将跨入太赫兹技术领域的年轻科技人才。

会议从开始到结束，会场人数一直未曾减少，提问环节十分踊跃，探讨交流的学术气氛十分浓厚。这种情况，在目前的学术会议中是少见的。在会议过程中，许多单位如中国科学院电工研究所前沿探索研究部、中国科学院化学研究所材料研究室、北京航空航天大学微波与毫米波研究小组等，都与太赫兹光电子学教育部重点实验室等有关单位主动联系，对共同感兴趣的问题进一步探讨。我们相信，他们经过一段时间调研和了解后，一定会瞄准国家需要选准课题, 不久即将成为太赫兹技术开发的主力军。

与会者有一个共同体会, 这次会议是中国太赫兹科学仪器及前沿技术的一次很好的交汇融合，为瞄准国家需要，协同创新提供了难得的机遇，为促进我国太赫兹技术的快速发展提供了一个合作交流的平台。

二、 大力发展太赫兹科学仪器，为建设社会主义强国服务

太赫兹波谱学、太赫兹成像和太赫兹通信是当前太赫兹技术应用研究的三大方向。太赫兹波不仅可以成像而且可以作为一种特殊而有效的探针对物质内部进行深入研究 , 提供关于物质的化学及生物成分、波谱特性、太赫兹标记、量子相互作用过程等重要信息。太赫兹成像和太赫兹波谱学在物理学、化学、生物医学、材料科学和环境科学等方面也有着极其重要的应用，如皮肤癌的诊断和治疗、 DNA 探测、药物的分析和检测等方面都有强大的功能和成效。太赫兹科学仪器可检测出有毒或有害物质，在食品安全、环境监测和环境保护方面也可以发挥重要作用。太赫兹科学仪器在通信、天体物理、国家安全和国防科学研究等方面的应用有着独特的优势。美、日等发达国家已将太赫兹技术作为优先发展领域，有些太赫兹仪器已进入实用阶段。我国必须大力发展太赫兹仪器，为建设社会主义强国服务。

三、发展我国太赫兹仪器及业内若干建议

从2005 年”太赫兹科学技术的新进展”香山会议以后，我国太赫兹技术发展很快，已有近50 家机构从事太赫兹技术的研究与开发。虽然取得一些进展，但与国外先进水平相比仍有很大差距。

如何发展我国太赫兹技术，迎头赶上世界先进水平？根据会议期间调查问卷和交流探讨，建议汇总如下：

1、太赫兹科学仪器应在我国太赫兹技术发展过程中占有重要地位

先进的太赫兹仪器是太赫兹前沿技术研究成果的具体体现，同时也是太赫兹技术发展的基础和工具。从应用出发，以研制太赫兹源为重点，安排研制在有关领域应用的太赫兹仪器。

2、建立我国自主创新的太赫兹仪器研制生产体系

在加强基础研究特别是加强原创性研究，建立我国自主创新的太赫兹技术研究体系的同时，应及早建立我国太赫兹仪器的研制生产体系。这往往是被人们忽视的问题，也是我国当前存在的科技成果产业化率低的瓶颈。从太赫兹技术成果到实际使用（形成仪器）要经过一段艰苦研制和创新过程，需要良好的外部环境、政策的支持、国家的主动投入。

有关部门应及早制定太赫兹科学仪器发展规划，选择有条件的城市和单位，建立太赫兹仪器工程研究中心，培养配套产业，建立太赫兹仪器生产基地。

3、加强学术交流，建立经常性的交流平台，成立太赫兹仪器学会，出版太赫兹仪器刊物

据调查问卷显示，这次参加会议的专家学者想要重点了解的问题是：各太赫兹研究组在理论与实验研究的结果；应用领域成果；应用前景；最新的技术与产品；新的生长点和前沿方向；仪器的技术难点与研究方向探讨以及怎样推动太赫兹研究成果向产业化发展等。由此可见，太赫兹技术领域科技人员渴望学术交流，也是本次会议颇受欢迎的原因所在。

与会者建议“太赫兹科学仪器及前沿技术专题研讨会”这个交流平台应固定下来继续办下去。《现代科学仪器》应将太赫兹仪器作为报导重点之一。成立太赫兹仪器学会，使太赫兹仪器技术交流常态化。