戶 萬

張乃柏

微機電系統(tǒng)技術和太赫茲技術被譽為21世紀具有革命性的高新技術。微機電系統(tǒng)（MEMS）是指采用微電子工藝實現(xiàn)微納米尺度的電子機械系統(tǒng)，被廣泛應用于傳感器、電子器件集成領域；太赫茲技術則是指頻段在100GHz以上的相關技術，如太赫茲通信、太赫茲探測、太赫茲成像等。這是兩個完全獨立的技術領域，但看似不相關的兩方面技術卻在中國電科網絡通信研究院北京研發(fā)中心（以下簡稱“網通院北研中心”）進行了“融合”并在通信領域結出了“累累果實”。

2013年以來，網通院北研中心相繼在《IEEE電子器件學報》（IEEE Transactions on Electron Devices）、《IEEE傳感器雜志》（IEEE Sensors Journal）、《IEEE微波理論與技術學報》（IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques）等IEEE期刊上報道了近20項應用于通信領域的MEMS和太赫茲技術研究成果，相關技術獲得國際同行多次引用和贊許，這些正是北研中心研究員張乃柏近年來的科研成果與進展。

張乃柏在MEMS和太赫茲技術的研究始于北京郵電大學研究生學習階段，后在加拿大西安大略大學繼續(xù)從事相關技術博士后研究。2012年他入職網通院北研中心，主要研究成果可歸納為3個方面。

張乃柏首先在基礎理論方面，首次解決了共面波導（CPW）缺陷結構特性阻抗解析計算，提出了太赫茲波導濾波器理論計算模型及加工帶來的損耗模型；其次在核心器件/模塊方面，攻克的240GHz太赫茲MEMS開關，插入損耗約為1dB，為解決太赫茲開關損耗大問題提供有效的技術途徑，指標國內領先；340GHz濾波器帶內插損為0.6dB，指標國際領先；基于MEMS與CPW實現(xiàn)的多款可調濾波器，指標國際先進；在國內首次完成的可重構毫米波相控陣天線，為低軌寬帶衛(wèi)星通信提供技術支撐。最后在系統(tǒng)技術方面，完成的低損耗太赫茲濾波器應用于太赫茲通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了10Gbps實時調制解調，指標國內先進；與加拿大楊軍院士合作，在國際上首次實現(xiàn)了微納米膜無芯片RFID并實現(xiàn)了3D厘米量級定位。

目前，張乃柏可公開研究成果以第一作者或通信作者發(fā)表SCI/EI論文50余篇，授權專利十余項，獲得中國電科集團科技進步獎二等獎、網通院科技進步獎三等獎和科技貢獻獎，相關論文獲得2019年度《物理學前沿》（Frontiers of physics）期刊杰出論文獎。

多年來，張乃柏在MEMS和太赫茲領域牽頭負責的項目包括國家科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、軍科委基金及其他軍口基金等十余項課題，其中科技部重點研發(fā)計劃項目“太赫茲高速無線通信系統(tǒng)”面向未來地面6G應用，重點解決地面短距離太赫茲無線通信設備的體積與傳輸速率等問題，實現(xiàn)小型化太赫茲收發(fā)設備的應用；國家自然科學基金項目“基于MEMS技術的低損耗小步進可調太赫茲濾波器關鍵技術研究”則是契合當下太赫茲通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，開展相應的科研攻關。

“成果的取得離不開單位平臺，在研究院和北研中心領導的支持下，從課題申報、研發(fā)、結題到獎項申報，從開始參與項目研發(fā)到后面獨立牽頭，進步和收獲很大?！睆埬税卣f道。如今，10年過去了，張乃柏已成長為能獨當一面的研究員和研究院院級專家，也是北京郵電大學、電子科技大學的兼職教授和博士生導師。在科研的路上，他步履堅定，面對困難，泰然處之。在他看來，人生是一個不斷挑戰(zhàn)困難的過程，生命不息，挑戰(zhàn)不止。

談及未來，張乃柏表示MEMS技術和太赫茲通信技術還有很多待解決的科學和技術問題，日后將緊跟國際科研發(fā)展趨勢，持續(xù)深耕太赫茲MEMS器件模塊和毫米波/太赫茲通信領域，他希望研究成果不僅可用在軍用領域，也能在民用領域為社會作出貢獻。