“中国太赫兹之父”——刘盛纲

□ 本刊记者 任光莉

“寸心未泯，犹老骥伏枥不停歇。科学原属勤奋人，愿终生相托！”这是一位耄耋老人的抒怀填词，更是他数十年科研工作的最好写照。深耕物理电子领域70 余载，他被称为“国际太赫兹先驱”“中国太赫兹之父”，在电子回旋脉塞、自由电子激光与高功率微波、微波电子学及微波等离子体电子学等领域做出开创性贡献，影响着世界物理电子研究的发展。他就是中国科学院院士、我国著名物理电子学家刘盛纲。

一

1933 年，刘盛纲出生于安徽肥东。抗日战争爆发后，年幼的他跟着家人走上了逃难之路。一路颠沛流离，他看到同胞遭遇敌机轰炸的惨状，目睹了祖国大地的满目疮痍。正是那段苦难的岁月，让刘盛纲懂得了“家国”的意义：大家不稳哪有小家的安稳，民族不强哪有个人的幸福？那时的他，在心中默默许下了毕生的心愿：好好念书，走科学救国的道路。

抗日战争胜利后，刘盛纲回到家乡，进入学校学习。饱尝战争之苦的他分外珍惜这来之不易的机会，他勤奋刻苦，成绩一直名列前茅。1951年，他以优异的成绩考入浙江大学电机系，由此步入物理学的殿堂。

由于国家高等院校院系调整，1955 年刘盛纲从南京工学院无线电系毕业，留校担任助教。没过多久，他便接到一个任务：去北京接待苏联专家列别捷夫，担任他的专业翻译。列别捷夫是苏联著名的物理学家，前来中国协助高等院校发展高频电子学，当时国内缺少这个领域的专业翻译，年仅22 岁的刘盛纲临危受命。毫无俄语基础的他，仅用5个月时间就自学掌握了俄语，成为列别捷夫的得力助手。

1956 年，刘盛纲跟随列别捷夫来到刚刚组建的成都电讯工程学院即今天的电子科技大学。他一边担任专业翻译，一边攻读列别捷夫的研究生，两年后顺利通过副博士学位的论文答辩。“如果说本科阶段让我结缘电子学并学习了一些基础知识，那么研究生阶段则把我引入了电子学更专更深的领域，尤其是苏联专家的治学精神和研究方法给了我极大的影响，为我后来专门从事电子学研究与教学奠定了坚实的基础。”提起这段经历，刘盛纲如是说。

二

1958 年，列别捷夫回国了，刘盛纲留在成都电讯工程学院任教，两年后担任微波电子学研究室主任，在超高频电真空等领域开展了一系列研究。

当时，我国在这方面还是一片空白，没有参考技术，没有核心器件，一切只能摸索前行。为了突破这片空白，刘盛纲和同事们在实验室里不断实验、反复论证，有时候一个实验需要几十个小时，他们就轮流盯着，度过无数个长夜。新中国物理电子学的基石，就在这无数个漫漫长夜中一步步奠定。

在刘盛纲的带领下，他们在微波电子学、相对论电子学、电子回旋脉塞、自由电子激光等方面取得一系列突破：提出一种新的复合式静电强流电子光学系统并进行严格的理论分析；建立了广义的强流电子轨迹方程和以电子回旋中心坐标系为基础的电子回旋脉塞的动力学理论体系；提出并建立了静电电子回旋脉塞的概念与线性及非线性理论，在此基础上提出和发展了静电自由电子激光的新概念及其理论……这些研究成果在我国国防科技领域得到广泛的应用。

1978 年，刘盛纲晋升为教授。次年12 月，他率中国物理电子科学代表团赴美国参加红外与毫米波国际会议。这是刘盛纲第一次走出国门，原本想睁眼看世界的他，却让世界看到了中国。

会上，他宣读了论文《电子回旋脉塞动力学理论》，他提出的以电子回旋中心坐标系中场的局部展开为基础的方法，比美国科学家提出的在波导轴坐标系中进行积分的方法更为简捷，更具有明确的物理意义，而且在平衡分布函数的选择上可以自然地导出适合的空间分布。刘盛纲的论文，引起与会学者的广泛关注，他的研究站在了世界物理电子学科发展的前沿，为国际高能物理学界贡献了一个新的理论体系。

由于他在电子研究领域做出的突出贡献，1980 年刘盛纲当选为中国科学院学部委员。此时的他，感觉自己肩上的担子更重了。

三

早在1979 年，刘盛纲就在成都电讯工程学院组建了高能电子学研究所，开始微电子领域新的机理探索和高能电子学的研究。在这里，他和同事们一起研制出我国第一支回旋管，打破国外相关技术封锁，极大地满足了国防重要需求。此后，他带领团队致力于发展各个频段、各种类型的回旋器件，从回旋振荡器到回旋放大器，频率和输出功率不断提升，各种大功率毫米波源器件的性能达到甚至超越国际先进水平，为国家安全做出重大贡献。

作为我国自主培养的第一代物理电子学家，刘盛纲始终以祖国的强大为己任。他曾3 次向国家提出重大科学技术发展建议：第一次是1980 年，建议发展自由电子激光研究工作；第二次是1988 年，建议发展高功率微波研究工作；第三次是上世纪90 年代，四处奔走建议大力发展太赫兹领域的研究。

太赫兹波是一种处于特殊频率范围的波段，可以用在宽带移动通信、高分辨、反隐身雷达、反恐检测、无损工业检测、食品安全检测、医疗和生物成像等众多领域。早在百年前，人们就在天文学研究中发现了这一波段，但由于技术原因，这一领域的研究长期处于停滞阶段。直到上世纪90 年代，随着一系列新技术的兴起，围绕太赫兹的研究才得以进一步开展。

1991 年，时任电子科技大学校长的刘盛纲应邀到德国访问，他注意到汉堡-哈尔堡大学正在讨论开展太赫兹研究的工作，此后他又应邀参加了在欧洲举办的第一届太赫兹国际会议筹备会。会上，刘盛纲对太赫兹科学与技术的重要性有了更加深刻的认识，他意识到太赫兹将是新一代产业的科学技术基础。回国后，他多次给相关部门写信，提出在我国开展太赫兹研究的必要性和紧迫性。每逢参加一些重要会议，他也必讲太赫兹，以增进国内学界对太赫兹的了解。与此同时，他还在电子科技大学率先开设太赫兹研究中心。

很快，一场以太赫兹为靶向的研究热潮席卷全球。2004 年，太赫兹被美国评为“改变未来世界的十大技术”之一；2005 年1 月，日本宣布将太赫兹技术列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。同年11 月，受国家多个部门委托，刘盛纲在北京主持召开了第270 次香山科学会议，制定了我国太赫兹科学技术的发展规划，推动我国对太赫兹的研究走向纵深。

在此后的日子里，年过古稀的刘盛纲始终坚守在实验一线，带领团队不断攻关，做出了一系列具有原创性的贡献。

四

一直以来，太赫兹辐射源都是制约学科发展的瓶颈问题，欧美国家耗费了大量精力进行研究，仍难有较大突破。

2012 年，刘盛纲团队发表在世界顶尖物理期刊《物理评论快报》上的一篇文章，在国际上引发巨大反响。他们发现，利用物质的表面等离子体激元可以实现把电子学和光子学结合起来产生电磁辐射的新机理。对这一重要成果，英国《自然·物理》杂志在其专栏刊出文章，指出该研究“揭示了一种全新的切伦科夫辐射现象”“这是一个十分令人惊讶的成果，这种物理现象对于发展辐射源、探测器十分重要”。

2014 年，刘盛纲团队又通过利用二维材料石墨烯的表面等离子体波，得到了覆盖整个太赫兹频段的新型辐射源，这大大推动了太赫兹的发展，使国际太赫兹研究向前迈进了一大步。刘盛纲也因此被国际太赫兹领域的专家称为“国际太赫兹先驱”和“中国太赫兹之父”。

从上世纪50 年代开始研究物理电子学，刘盛纲攀登一个又一个科学高峰，逐渐引领他所研究的领域在国际上保持先进水平。他发表学术论文 300 余篇，被国内外同行广为引用，30 多次被特邀在国际学术会议上做报告，两次受邀为诺贝尔物理学奖提名，先后荣获国家级及省部级科技奖30 余项，1999 年获得陈嘉庚信息技术科学奖，2003 年被授予毫米波红外线领域的国际最高奖——K.J. BUTTON 奖，成为我国首位获此殊荣的科学家。2016 年，他获得在领域内有“诺贝尔奖”之称、由国际红外毫米波太赫兹学会颁发的“杰出贡献奖”，成为当时国际上获得该奖的第三人、中国第一人。

面对诸多荣誉，刘盛纲却说：“各种奖项并不重要，我想的是还能继续为国家做多少事。”如今虽已90高龄，刘盛纲依然对所热爱的物理电子领域饱含热情，他勉励年轻一代：“核心技术要掌握在自己手里，要为祖国服务，踏踏实实做好本职工作，同心协力，国家才会强盛！”