又一射频微波电磁场巨星陨落—清华大学张克潜教授

射频百花潭 2022-03-19 19:55


中国共产党党员、清华大学电子工程系原系主任张克潜教授,因病于2022年3月15日逝世,享年89岁。



张克潜,清华大学电子工程系教授。1953年毕业于清华大学无线电工程系。历任清华大学副教授、教授、电子工程系主任,电子物理与器件教材编委会第一、二届主任委员,高技术研究发展计划信息技术领域专家委员会首席专家。全国电子信息类物理电子技术专业教学指导委员会主任委员。中国电子学会会士、中国通信学会会员。主要从事电子物理与器件学科的教学和研究工作。


张克潜教授出版图书

张克潜在清华大学执教50余年。从1956年秋季为清华电真空专业第一届学生讲授“电真空技术基础”起,从未间断课堂教学工作。1978年以前主讲微波技术、微波电子学和电磁场理论课,成为中国较早开设系列微波课程的教师之一。在此期间还应北京电子管厂、酒仙桥业余大学和电子部12所的邀请为青年技术人员讲授微波课程,其中在12所为具有大学本科学历的青年技术人员讲授的提高课“微波电子学选论”,成为后来研究生学位课程的基础。

该课在注重理论分析严谨性的同时给出清晰的物理概念,对电磁场与波的属性和各种形态作了广泛深入的论述,涉及应用在不同科技领域的场与波的问题,使学生的知识不仅限于研究课题的狭窄范围,而是能够融会贯通和举一反三。根据清华大学教学评估结果,学生对张克潜讲授的课程的评价是“知识丰富,重点突出,思路清晰,深入浅出,生动有趣”。每年学生的评分都达到或接近90分,处于清华大学理论课程所有参评教师得分的前列。

张克潜十分重视和擅长实验。毕业之初,在孟昭英教授指导下制作成实验室急需的10kW高频炉,在实验室用了多年。1956 年开始筹建微波电子学实验室,当时所需的各种微波元件和仪器在国内没有生产,进口渠道也尚未打通,只能自己制作。在孟昭英教授和常迵教授指导下,参考国外文献的简图设计,与车间工人、技师一起试验,陆续制成波导量测线、波导衰减器、波导阻抗调配器、速调管座、晶体检波座、同轴—波导转换、匹配负载、波长计等。利用这些微波元件,以及孟昭英教授从美国带回的和军械部仓库支援的微波器件组成了全套微波波导量测系统,于1957年开出了第一批微波实验。特别是自制高压脉冲调制器和水负载功率计,为学生开出脉冲磁控管实验,峰值功率达到几十千瓦。该实验室在当时是国内比较先进的微波实验室。张克潜和他所在的教研组在孟昭英教授倡导下形成了自己动手制作实验设备的传统。

张克潜除进行教学、研究工作外,还承担了清华大学电子工程系的教育行政工作和全国性电子信息学科的科技、教育规划和组织工作。

1962~1979年,张克潜在担任清华大学无线电系电真空教研组主任期间,提倡奋发有为的科学精神、团结协作的工作作风和“谦虚些、忠厚些、团结些”的做人原则,使所领导的教研组和研究小组成为良好的科学集体。60年代初,教师学生因营养不良,体质大大下降。在这种困难的条件下,大家还是以教育事业为重,以科学事业为乐,孜孜不倦地工作。

1980~1985年,张克潜任清华大学无线电电子学系副系主任,主管科研工作;1985~1993年,任清华大学电子工程系(原无线电电子学系)系主任。在此期间,他提出并领导全系在教学和研究中实现了3个转变,即从以分立元件电路为主到以大规模集成电路和集成系统为主的转变,从以模拟信号处理为主到以数字信号处理为主的转变,从较低频率无线电波到微波和光波的转变,从而推动了系的现代化,包括教学内容的现代化,科研选题的现代化和教学、科研实验手段的现代化。他引用孔子的“近者悦,远者来”勉励全系师生,倡导形成献身科学、勇于创造的学术氛围和宽松的学术环境,吸引国内外有志学者来系工作。在工作作风上提倡从实际出发,他常对系内同事说:做某件事时,不要考虑怎样做能受表扬、当模范、升官,而是考虑这件事本身该怎么做。在张克潜任系主任的7年内,清华大学电子工程系得到了长足的发展。

1956年,国家制定12年科学规划,张克潜作为孟昭英和常迵教授的助手,参与电子学组的规划制定。其后,1958~1966年在胡汉泉所长领导下,参与全国微波真空电子器件的规划工作。

1981~1995年,任教育部世界银行大学发展项目专家组电子组组长的张克潜,利用世界银行贷款,通过招标,引进先进仪器设备,为全国电子和信息工程实验室的现代化建设作出了贡献。

1987~1989年,张克潜任国家高技术研究发展计划“863”信息技术领域首席科学家,领导智能计算机、信息获取与处理、光电子等3个专家组,进行周密调研,广泛听取意见,坚持先进性和公正性的原则,使“863”计划信息技术领域有了一个良好的起步。

1980~2000年,张克潜任全国工科电子类物理电子与光电子技术专业教材编审委员会(1995年后改为全国电子信息类物理电子技术专业教学指导委员会)主任委员,组织全国物理电子与光电子技术专业的教学计划修订和专业教材编写,满足了教学的需要,为全国物理电子与光电子技术专业的发展作出了贡献。




张克潜教授研究方向


微波声学显微镜研究

在张克潜指导下的研究组,从1980年起从事声学显微镜的研究。于1984年研制成300~700MHz透射式声学显微镜,分辨率2μm,穿透能力不小于66μm。同时指导研究生发明了一种用于声学显微镜的新型换能—聚焦系统。1988年研制成500MHz反射式声学显微镜。1991~1993年研制成具有声显微图像计算机处理和存储功能的150MHz声学显微镜,在不透明样品的6mm深处具有10μm量级的分辨率。该研究组迄今已研制成多种声学显微镜和无损检测装置,制作了十余台供国内外研究、生产部门使用,为材料科学和无损检测提供了一种有力的研究手段。在研究过程中张克潜与同事合作共发表学术论文12篇,获国家发明三等奖1项,国家教委科技进步一等奖1项。

静磁波器件、导波光学和集成光电子学研究

张克潜与研究组其他教师一起指导研究生在静磁波器件、导波光学、集成光电子学等方面开展研究,取得了多项研究成果,发表学术论文33篇。在他的领导下清华大学与吉林大学和中国科学院半导体研究所联合设立了“集成光电子学国家重点实验室”,为其后在清华大学开展集成光电子学研究打下了基础。张克潜任第一届实验室主任。该实验室在多次全国评比中始终处于前列。

手征介质波导研究

90年代,一种新型媒质材料或结构,手征媒质(Chiral Media)或称双各向同性(Biisotropic)和双各向异性(Bianisotropic)媒质受到科学界的注意。这种材料具有螺旋形分子结构,材料的电磁本构方程之间发生耦合,导致电磁波在其中传播时的模式、传播特性、偏振特性等方面呈现一些前所未有的特点。用手征材料制成的介质波导在微波或光电子器件的设计中将提供一种新的选择,有可能研制出新型的器件。张克潜敏锐地看到这种材料在电磁波领域的发展前景,指导了几届博士和硕士研究生,对平板形和圆柱形手征介质波导、手征铁氧体波导和手征等离子体波导等进行了系统的研究。在克服了数学分析和实验研究的重重困难后,获得一批创新成果,在学术刊物上发表学术论文20 篇,其中14篇被科学索引(SCI)和工程索引(EI)著录。近年来手征材料和结构已成为微波和光波领域的热门课题。


童心偏“好玩”,“好玩”圆梦想


1937年,“七七事变”爆发。年仅4岁半的张克潜随奶奶、母亲、姑姑等,一家老幼匆匆离开沦陷的北平,挤上火车,逃难至天津,进入英租界。童年的张克潜饱受战乱之苦,民族积弱的耻辱历历在目,山河惨变的伤痛时时萦绕心头。

在小学,张克潜无拘无束,巨大的好奇心与创造力豁然释放,求知的“科学梦想”在激发、在鼓荡,身心的自由、好玩的本性如万斛源泉,喷涌而出;正如张克潜自己所言,他是“玩大的”。

初中,张克潜迷上了无线电。首个目标是制作矿石收音机,与先前制作小电器捡废品不同,需要购置零件。矿石检波器是从中药店购得自然铜(黄铁矿),再买价钱不菲的可变电容器和耳机,只好省吃俭用——妈妈给的零钱几乎告罄。矿石收音机灵敏度低,需架设更高的天线。他爬上旁边的汽车房,试验各种天线,改进矿石机的收听效果。最终,收音机里清晰地传来音乐、相声,他感到其乐无穷。

高中伊始,张克潜的手工制作升级到电子管收音机,从单管再生式收音机、带喇叭的三管再生式收音机,直至五管超外差式收音机。夜深人静之时,通过自制短波收音机,他悄悄收听到冀中解放区的广播电台,关注解放军节节胜利的新闻,那时他心中的偶像是爱迪生、马可尼和贝尔。

张克潜最喜欢的课程之一是“物理”,特别是“物理实验”。在南开中学执教物理的潘老师毕业于清华物理系,是一位女老师,见到张克潜喜欢物理实验,就将物理仪器室的钥匙交予他,这样在课余他可以随时在物理仪器室做实验。于是他把实验课上没用过的仪器“玩”了一遍,静电起电机、验电器、放电器、继电器、电动机、光谱议等,这些仪器对他来说大有裨益,在物理眼界、层面上,他已高出同龄人一筹。

岁月承风浪 破浪迎挑战


人的成长离不开时代发展。望着陈列室上世纪五十年代初的老照片,张克潜的思绪回到了大学时光。1950年他考入了清华大学电机系(1952年无线电工程系成立,之前主要相关人员在电机工程系电讯组)。天道酬勤,应物成务,梦想初筑。那时,新中国刚成立,国家经济百废待兴,建设大计方兴未艾。1953年正值第一个五年计划开局,国家亟需人才,张克潜及其所在年级同学均提前一年毕业,因此学制只有三年。

清华电机系分成电力组和电讯组,1952年二年级时他进入电讯组。同年9月,无线电工程系在清华、北大电讯组合并的基础上成立,孟昭英担任系主任。然而在院系调整中,“襁褓中的风浪”迎面而来。按《清华大学电子工程系系史》(第一卷)一书所载:“无线电系建系前后,教育部的苏联顾问和清华的苏联专家以‘无线电是国防专业,地方学校不应该设无线电专业’为由,认为无线电系应该调出清华。”清华大学刘仙洲校长、钱伟长教授等果断决策,孟昭英、常迵教授据理力争,在总参通讯兵部部长王诤将军、机械工业部电信工业局(十局)王士光局长等领导坚决支持下,清华无线电系终获保留。孟昭英、常迵分任正副系主任,李传信任教工党支部委书记,无线电系稳步发展起来。

建系以后,无线电系(1956年改称“无线电电子学系”)一直得到国家电子工业、国防通信事业主管部门的大力支持,克难关,迎挑战,发展迅猛。无线电系主要负责人孟昭英、常迵、李传信、吴佑寿等老师与这些主管部门的决策者相互熟识、心曲相通,这些部门对无线电发展高度重视。张克潜时任电真空教研组主任,遇到问题会前往位于北京万寿路的机械工业部十局(四机部和电子部前身),一进大院,就直奔王士光局长的办公室,二人针芥相投,促膝畅谈,探讨如何发展电子事业。王诤将军专门把张克潜他们请去讨论如何发展雷达工业。那时中国尚无雷达工业,而王诤对美国各种雷达的型号一清二楚,了如指掌。他还专门邀请张克潜等人赴西安开会研制新型雷达。国防科委亦如此,从主管电子工业的十四院四局局长李庄直到参谋,无不相互投契,无线电系所获项目均由他们直接下达。

1961年、1962年,解放军地空导弹部队接连击落美国P2V低空侦察机、U2高空侦察机,发现机身中的电子对抗装置的发射管是宽频带的周期磁场永磁聚焦行波管。一个星期天,李庄局长亲赴清华,将行波管带来,找到李传信,他们立即将张克潜请到系办公室。最后敲定由无线电系研制此类型号的行波管。此前,张克潜在指导学生毕业设计时,已观察到行波放大效应。在此基础上,两年以后终于研制成功,通过了鉴定。此后无线电系又与北京电子管厂合作立项研制出金属陶瓷周期聚焦行波管,用于应答式干扰机,相关技术应用至今。无线电系从无到有、从小到大,1952—1966年迅速发展,一跃成为全校最大、学科齐全的系,主要方向有雷达、通信、电视、微波天线、电真空和半导体等。

文革开始后,1969年-1971年无线电系搬迁至四川绵阳,成为清华大学绵阳分校。1971年11月,张克潜随电真空教研组前往四川绵阳,他受命组织搬迁工作。

绵阳分校时期长达十年,对于无线电系发展却尤为关键。在极其艰苦条件下,张克潜与所有师生奋发蹈厉,困知勉行,一起重建实验室,制定教学方案,攻克科研难关,为数字通信、雷达、半导体、激光、计算机等科技领域打下了坚实的基础。光阴似箭,岁月如梭,绵阳时期渐渐落幕。随着教学向纵深开展,科研不断结出硕果,张克潜与整个无线电系即将迎来崭新的发展时代。

时代迎发展 发展重在人


文革结束不久,1978年秋张克潜先期回到北京,迎接恢复高考后电真空专业的第一批新生。同时参与研究生招生工作。1979年五一前后,清华绵阳分校全部迁回北京。

回京后,科研教学工作出现转向、突破:从微波发展到光,从模拟通信发展到数字通信,从分离元件发展到小规模集成电路,直至大规模集成电路。电真空教研组也开始探索新方向,部分教研工作向周炳琨领导的激光组靠拢,转向声光领域,张克潜开始推进声学研究。

1964年张克潜首次出国,赴巴黎参加微波管国际会议,会上与那些著名专家、学者相逢,如英国伦敦大学艾瑞克·艾什等,顿觉一见如故、形同莫逆。文革结束,国际学术交流恢复。上世纪七十年代末张克潜再度出访,首访美国,开始了广泛的国际交流。
上世纪八十年代中期迎来世界银行贷款,进口了网络分析仪、频谱分析仪、全套的微波发生器、图像计算机,直至个人计算机,实验室水平大为提高。
1978年下半年,研究生招生工作开启。“育才造士,为国之本”,招揽人才刻不容缓,最初招收到林行刚等一批研究生。张克潜多次访问日本期间,与在京都大学深造的林行刚和在东京工业大学的罗毅交流最多,几番争取,他们回国并留在无线电系。1979年,张克潜晋升为副教授,担任副系主任。1983年开始担任博士生导师,1984年晋升为教授。1985—1992年,任电子工程系(原无线电电子学系)主任。1989年,无线电电子学系改名为电子工程系。
回顾自己所走过的道路,追忆电子系的风雨历程,张克潜感慨地谈到,一个立志走科学道路的人,需要有足够的自由成长空间,保持好奇的天性,而自由成长又要与时代发展相适应。当代清华电子系的年轻人想必也如他所言,正在“博观约取,厚积薄发”。
来源:THU电子系校友会、百度百科、射频百花潭编辑整理
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