电子科技大学胡旻课题组

电子科技大学胡旻课题组

刘盛纲

刘盛纲

刘盛纲

中国科学院院士,博士生导师
从未停止创新步伐  引领学校成为太赫兹研究核心单位

刘盛纲(1933.12— ) 男,安徽合肥人,中共党员,教授,博士生导师,中国科学院院士。1990年起享受国务院政府特殊津贴。

1955 年毕业于南京工学院无线电系电真空专业,并留校任教。1956 年调至成都电讯工程学院工作至今。1956—1958 年攻读苏联专家列别捷夫的研究生并兼任专业翻译。1978 年晋升教授。1980 年当选中国科学院学部委员。曾任高能电子学研究所所长。1984 年任成都电讯工程学院党委常委、副院长,1986—1988 年任院长;1988—2001 年任电子科技大学校长。国际著名的物理电子学家,任 IEEE Fellow,美国 MIT 电磁科学院院士,联合国发展计划总署(UNDP)高级科学顾问,世界银行发展中国家大学贷款项目中国评议委员会副主任、国际评议委员会副主任、世界贷款项目重点实验室检查组组长,国际 K.J.Button 奖委员会成员,国际自由电子激光奖委员会成员。国家级有突出贡献专家,任中国科学院学部主席团成员,中国电子学会副理事长,中国真空电子学会会长,国务院学位委员会学科评审组成员及电子科学技术学科组第一召集人,国家“863-410 ”主题专家组成员,国家“863-8 ”领域专家委员会成员、顾问及该领域全部 3 个国家级重点实验室学术委员会主任。国际红外毫米波杂志中国代表,《中国电子学报》副总编辑。中共十二大代表,全国政协委员,中共四川省委第六届委员。

长期从事电子回旋脉塞、相对论电子学、自由电子激光、等离子体物理、太赫兹科学技术等领域的教学和研究工作,提出了一系列新概念,建立了有关理论,是上述领域国内外公认的杰出学术带头人、领导人和先驱者。建立了考虑空间电荷效应的 ECRM 动力学理论,提出并建立了一种以电子迴旋中心(引导中心)坐标系及场的局部展开为基础的 ECRM 的严格动力学理论,建立了静电电子迴旋脉塞和考虑电子注与波导系统偏心情况下的 ECRM 动力学理论,形成了有特色的 ECRM 动力学理论体系并研制出我国第一个电子回旋脉塞。建立了磁化等离子体波导中电磁波传播的严格理论及电子与波相互作用的基本理论,以及运动等离子体波导中电磁波传播的严格理论,在 RMPE 领域形成较完整的理论体系。建立了电磁波泵、静电泵、等离子体通道电磁波泵 FEL 的理论,以及相对论空间电荷波理论和 FEL 的空间电荷波理论。提出了一种新型准光及光学谐振系统的概念。提出了同轴双电子注回旋管的概念,并研制成功国内第一个大功率太赫兹回旋管。在太赫兹辐射源研究方面提出将电子学与光子学相结合的原理,做出了具有原创性的贡献。主持建立了我国太赫兹网站,创建了国际在线太赫兹杂志 Terahertz Science and Technology,大力推动了我国及国际太赫兹科学技术的发展。获国家级、部省级科技进步奖 30 余项,其中,国家自然科学奖 2 项、国家发明奖 1 项、省部级一等奖 10 余项。发表论文 300 余篇。

主要著作有 4 部:《微波电子学导论》(获电子部优秀教材特等奖及国家教委高等学校优秀教材一等奖)、《相对论电子学》(获全国优秀科技图书一等奖)、《电子回旋脉塞及回旋管的进展》《刘盛纲学术文集》。培养硕士研究生 280 余名,博士研究生 80 余名、外籍博士生 2 名,博士后若干名。
1979 年被评为全国劳动模范,1985 年获“全国优秀教育工作者”称号及五一劳动奖章,国际马可尼奖 1987 年候选人,1999—2001 年获诺贝尔物理奖提名人,1999 年获陈嘉庚信息科学奖,2000 年是国际爱因斯坦科学奖提名人,2001 年获国家“863 计划”突出个人贡献奖,2001 年获四川省创新人才奖,2003年获国际 K.J.Button 奖。国际红外毫米波 – 太赫兹会议总主席、美国 CIT Peter Siegel 教授 2014 年发表专稿称他为“太赫兹的奠基人及中国真空电子学和微波电子学之父”。2018年,在红外毫米波太赫兹研究中取得优异成绩,在国际毫米波太赫兹会议上获得国际杰出贡献奖。

太赫兹(Terahertz,简称THz)波是指频率在(0.1-10)THz (1THz=1012 Hz, 或波长为30微米-3毫米)范围内的电磁波。在长波方向,它与毫米波有重叠;在短波方向,它与红外线有重叠。正是由于在电磁波谱中的特殊位置,太赫兹波具一系列特殊的性质,在频域上,太赫兹处于宏观经济经典理论向微观量子理论的过渡区,处于电子学向光子学的过渡。它的量子能量很低,信噪比很高,频率极宽,它覆盖了各种包括凝聚态物质和生物大分子在内的转动和集体振动频率。因此,在学术上有很重要的学术价值。

1990年,刘盛纲应邀到德国访问, 注意到汉堡-哈尔堡大学正在讨论关于开展THz的研究工作。此后,他又应邀参加了即将在欧洲举办的第一届太赫兹国际会议的筹备会,让刘盛纲进一步对发展太赫兹科学技术的重要性有了更深刻的认识。

归国后,在当年的中国科学院院士大会上,刘盛纲便提出了在我国开展太赫兹研究的必要性和紧迫性。每每参加一些重要的学术会议,刘盛纲总是会不遗余力地向大家介绍太赫兹技术的重要战略意义,每次到国内院校和科研院所讲学,“太赫兹”是刘盛纲必讲的内容;只要有学术界的朋友来系里交流,刘盛纲总会带他们去看自己正在开展的太赫兹研究。

2005年,日本宣布将THz技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首,举全国之力进行研发。这一消息经国内媒体报道后,迅速引起了国内学术界和国家部委的高度重视。

几天后,科技部和中国科学院的有关领导把刘盛纲叫了去,叫他尽快在当年组织。

2005年11月22—24日,受国家科技部、中国科学院、国家自然科学基金委员会的共同委托,刘盛纲作为会议执行主席主持召开了以“太赫兹科学技术的新发展”为主题的第270次香山科学会议。来自科研院所、高等院校等相关领域的44名专家学者齐聚北京香山饭店,交流国内外THz科学技术的研究现状和发展趋势,探讨我国THz科学技术研究的重大科学问题和拟要解决的关键技术。同时会议还特别邀请了国家科技部、国家教育部、中国科学院、中国工程院以及国家自然基金委等单位领导在内的48位代表参加。

香山科学会议是我国太赫兹研究发展的一个里程碑,标志着我国太赫兹科学技术开始迅速发展起来。在刘盛纲及多位院士的倡导下,包括电子科大在内的国内多所大学和科研院所纷纷筹建起太赫兹研究中心(室),促成了国内对太赫兹的研究走向纵深。

2006年11月22日,由中国电子学会组织,中科院电子所和电子科技大学联合主办,在北京中科院电子所召开了“中国电子学会太赫兹专家委员会成立大会暨第一次学术会议”。会上,刘盛纲当选为太赫兹专家委员会主任,他成为了国内公认的中国太赫兹科学研究的主要学术带头人。

2007年9月2日,第32届红外、毫米波与第15届太赫兹联合国际会议在英国威尔士召开。刘盛纲参加了出席会议并在会上发表学术论文。在会议期间举行的午餐会上,作为中国太赫兹专家委员会主任和国际红外与毫米波—太赫兹杂志国际委员会中国代表,刘盛纲就深圳太赫兹科学与技术发展国际研讨会和与国际深圳会议配套的太赫兹科学技术会议在线学术期刊《太赫兹科学与技术》的相关情况向大会作了介绍,引起了国际红外毫米波-太赫兹国际组织委员会委员们极大的兴趣和关注。

2007年11月19日,在刘盛纲等16位两院院士的共同倡导下,由中国科学院、国家自然科学基金委员会、深圳市政府共同主办,深圳大学、中科院深圳院士活动基地等单位联合承办的2007深圳先进科学与技术国际会议在深圳大学召开。这次会议主题为“太赫兹科学与技术”,是我国首次在该领域召开的最高水平的国际学术会议。

从2007年到2019年,深圳先进科学与技术国际会议,已经成功举办七届,对中国太赫兹科学与技术的发展起了很大的促进作用,在世界太赫兹领域也有了很大的影响力。

同时,刘盛纲还主持建立我国第一个太赫兹网站——中国太赫兹研发网,旨在介绍国内国际太赫兹科学技术和应用研究工作,为学术交流搭建平台。目前该网站已成为世界太赫兹科学技术四大专业网站之一(美国、欧洲、日本、中国)。2008年,在儿子刘朝宇的支持下,刘盛纲创建了国际上第一份专门的太赫兹学术杂志——国际在线太赫兹杂志《Terahertz Science and Technology》(ISSN 1941-7411)(http://www.tstnetwork.org),并担任主编。

2018年,刘盛纲带领团队争取到2021年红外毫米波太赫兹会议的主办权,这是既2015年香港以后,我们国家再次成为这一国际上最大的太赫兹会议的主办国,刘盛纲将担任大会主席。多年来,为了中国太赫兹的发展和走向国际,刘盛纲古稀之年仍不畏奔波、孜孜以求,被学界公认为是“我国太赫兹研究先驱”。

除了推动国际国家太赫兹发展,刘盛纲也始终站在学术研究的一线,从事太赫兹前沿研究。2006年,电子科技大学根据学科发展的需要,正式成立电子科技大学太赫兹研究中心,这为电子科技大学在太赫兹领域的研究搭建了平台。2007年,在刘盛纲的倡导和推进下,促成了以电子科技大学为牵头单位的国家973重大基础项目“太赫兹重要辐射源、探测及应用的基础研究”的正式立项。在973项目的支持下,电子科技大学获得了一批拥有自主知识产权的标志性成果。

2011年11月4日,在刘盛纲的推动下,由电子科技大学牵头的863计划主题项目“毫米波与太赫兹无线通信技术开发”正式启动。该项目是电子科技大学第一个上亿元的科研项目,也是该校民口纵向中最大的项目。该项目由尤肖虎院士担任责任专家,刘盛纲担任专家组组长、电子科大抗干扰实验室主任李少谦担任项目组长。“毫米波与太赫兹无线通信技术开发”项目为期三年,由电子科技大学牵头、国内十多所高校和研究所共同参与研究。项目旨在设计60GHz毫米波频段无线传输系统,开发该频段的CMOS芯片与模块,研究低功耗、高速的基带信号处理核心技术平台,开发实验验证系统,进行家庭网络应用研究。研究太赫兹波无线通信技术,根据不同频段太赫兹波和功能器件的特点,研究覆盖0.1THz到7THz频段范围的三种太赫兹无线通信体系结构,突破关键技术及相关功能器件,完成原理验证系统,进行实验验证。

在四川省人民政府的关心和支持下,2010年底,太赫兹科学技术省重点实验室的建立,为电子科技大学太赫兹研究搭建了重要的平台。目前该实验室在刘盛纲的指导下正努力产生标志性成果,成为高新技术源头,向国家重点实验室方向迈进。目前,经过多年的努力和争取,依托太赫兹科学技术实验室,国家863计划太赫兹领域的主题专家组建立。

2017年,在刘盛纲的大力支持下,电子科技大学获得国家重点研发计划,变革性技术,这是电子科技大学首次获得科技部重点研发计划变革性技术项目支持,题目是“面向生物医学应用的新型太赫兹辐射源”。

2018年,电子科技大学太赫兹中心经过审批,获得“太赫兹技术”教育部重点实验室,刘盛纲担任实验室名誉主席。

2019年,在刘盛纲的大力推动下,由中科院空天信息创新研究院牵头,电子科技大学作为合作单位的“太赫兹科学技术基础科学中心”获得国家自然科学基金委批准,总经费8000万元,这也是我国太赫兹基础研究又一次突破式发展。

与此同时,近几年来,刘盛纲和他率领的电子科技大学太赫兹研究中心也成果倍出,在太赫兹科学技术方面特别是在将电子学与光子学相结合产生太赫兹辐射等方面,做出了一系列具有原创性的贡献。

2012年10月10日,PRL(Physical Review Letters)第109卷15期上的一篇题为“Surface Polariton Cherenkov Light Radiation Source”的文章在国内外学术界的引起了很大的反响。在此篇文章中,作者发现了一种新的物理现象,基于此现象提出了一种不同于传统的光学方法和电子学方法,利用该方法不需要量子跃迁,也不需要光学非线性晶体,仅用简单的微纳结构即可产生相干的、可调谐的、从红外到可见光到紫外的电磁辐射。对这一重要研究成果,Nature Physics在这篇文章被接受但尚未公开发表之前就提前在其news & views专栏上刊出了一篇它的专题评述文章,指出“Shenggang Liu and colleagues have, however, uncovered a new type of Čerenkov radiation (Phys. Rev. Lett., in the press)…. A surface-polariton Čerenkov-radiation light source would have potential for onchip integration, and hence widespread application. It is a welcome surprise, indeed, that the same physical phenomenon could prove valuable for both detectors and sources of light”。

不仅如此,近年来,在刘盛纲和学生的努力下,电子科技大学太赫兹研究中心还于2007年成功研制出我国首只0.22THz千瓦级高功率回旋管样管,使我国成为继俄罗斯、美国、德国、日本后又一掌握太赫兹电子回旋脉塞技术的国家,填补了我国在太赫兹频段内高功率电真空器件的技术空白。截至2010年底,中心研制的0.22THz回旋管样管最大输出功率已达到40kW。

在刘盛纲的带领下,该中心不久前又成功研制出我国首只THz Orotron样管,在占空比0.1、脉宽250μs的调制状态下利用电磁铁进行测试,输出功率达到250mW,工作频率达到0.11THz。

同时,中心还成功建立了大功率太赫兹电子回旋脉塞实验测试平台,并于2010年成功研制出国内首支0.42THz、二次谐波、千瓦级输出大功率回旋管,该器件的成功研制实现我国大功率太赫兹回旋器件的突破。

该研究中心还在国际上首次提出双电子注电子回旋脉塞理论,并在此基础上进一步发展,提出了同轴谐振腔双电子注回旋管的概念,这种新型回旋器件蕴涵有丰富的物理机理,在采用线性和非线性理论进行深入研究后发现该机理可以实现回旋器件双频工作机理,这将可能具有极其重要的应用。目前双电子注回旋管已成功得到中国和美国的发明专利。

中心已获得包括自然基金基础科学中心、科技部重点研发计划、国家“973”项目、自然基金面上及重点项目等20余项。近3年成功申报科研项目总经费超过7000万。已授权发明专利10余项,其中1项为美国发明专利。获省部级科技进步奖10余项。发表论文200余篇,SCI、EI检索100多篇。

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