2024年11月29日晚,人工智能学院银龄教师朱世秋在化生楼报告厅为物理学专业全体师生作“微波技术及发展应用”学术讲座。这次讲座从电磁波发现发展的历史背景,到大功率微波电真空器件工作原理及微波技术应用,由浅入深引领同学们从课堂到研究,从课本到广阔的电磁科学世界,拓展了学生科学视野,培养了科学素养。
朱老师首先为大家简要介绍了电磁波理论和电磁波实验发现的发展历史,电磁波谱,“大功率毫米波、亚毫米波及太赫兹波段”及大气窗口等概念。其次,朱老师详细讲解大功率微波电真空器件,包括磁控管、速调管、行波管及回旋管的结构和工作原理,从最基础的电子在电磁场中的运动,逐步过渡到电真空器件中高能电子注(electron-beam)和高频微波场交换能量的神奇相互作用,实现信号的放大。第三,朱老师介绍了各种微波放大器件的应用。如磁控管的应用,从厨房的微波炉到首个军用雷达,从安检用X射线管到医用加速管;行波管因其带宽(bandwidth)宽等优点,广泛应用于导航、通讯、雷达成像、遥感探测、航空航天等领域;而速调管在利用地球大气电离层的等离子体反射实现高稳定通讯中有独特的优势。朱老师还介绍了大功率毫米波及太赫兹探测雷达在空间碎片探测、导弹预警、气象预测、卫星跟踪、反隐身技术、等领域的应用优势。通过朱老师的介绍和讲解,学生深刻认识到了微波技术在现代科技中的重要地位。最后,朱老师介绍了大功率、高频率微波技术在许多领域的潜在应用和发展情况,如通信领域的 5G 乃至未来 6G 通信中微波量子角动量的潜在作用。
讲座中还提到了当今微波技术发展的挑战。大功率毫米波的产生离不开回旋管,而高频率、高功率的回旋管需要强超导磁场,它是制约其发展的因素之一。让学生了解到学科间相互关联性,在学习中学科交叉是极其重要的。正是这些挑战不断激发各领域科研人员的创新精神,推动着科学技术不断向前发展。
此次讲座让学生收获颇丰,不仅让学生对微波理论和技术有了广泛的认识,还拓宽了他们的学术视野,使同学意识到,作为新时代的大学生,应该紧跟时代步伐,不断学习和探索新技术,为科技进步贡献自己的力量。朱世秋老师希望同学们充分利用课堂上老师的教学和课后的自主学习机会认认真真学好学科基础知识,无论自己将来从事什么工作都是非常重要的。她还说,科研并不是很玄、离大家很遥远的事,它的种子就在我们的课堂中、课本上。只要大家用心播种、浇灌,就会开花结果。
撰稿:朱世秋 马梦迪
一审一校:朱世秋
二审二校:邱学云
三审三校:马文华