中国科学院电子学研究所学科简介 

    二级学科中文名称：物理电子学 

英文名称：Physical Electronics 

一、学科概况 

物理电子学是近代物理学、电子学、光学、光电子学、量子电子学、超导电子学及相关技术的交叉学科,主要在电子工程和信息科学技术领域进行基础和应用的研究。近年来，本学科的发展特别迅速，不断涵盖新的学科领域，促进了电磁场与微波技术、激光技术、微电子学与固体电子学、电路与系统等二级学科以及信息与通信系统、光学工程等相关一级学科的拓展，形成了若干新的科学技术增长点，已成为二十一世纪信息科学与技术的重要基石之一。 

我所自1960年建立物理电子学学科以来，在微波真空电子器件技术、传感器技术、激光技术等领域形成了自己的特色和技术优势，已成为我所核心的学科发展方向与技术领域。我所在本学科领域群体优势显著，拥有一支实力雄厚，在国内外有较高学术地位的科研队伍，形成了以博士生导师15人、硕士生导师19人、研究员20人、副研究员55人为核心的结构合理的强大师资阵容，成为了我国高水平的物理电子学科学研究与人才培养基地。 

近年来，我所在本学科方向科研环境良好，科研条件完善，学术气氛浓厚，承担了大量高水平的研究项目，包括国家自然科学基金项目、国家863项目、国家科技支撑计划重大项目、基础科研项目、预研项目、型谱和新品项目、院方向性和技术支撑项目等。先后获得了国家科技进步二等奖、国防科学技术一等奖、中科院科技进步一等奖等国家和省部级奖40余项，在本学科领域的研究及应用等方面取得一批国内领先、国际先进水平的重要科研成果。建立了一支以中青年骨干为学术和技术带头人，特别能吃苦奉献、开拓进取，具备有可持续发展的优秀研发团队和人才梯队。同时，为我国本学科领域培养和提供了一批具有深厚理论基础、丰富实践经验的优秀的科研型和技术型人才。此外，我所在本学科方向非常重视理论与应用基础研究，不断扩大与国内外同行的学术交流与合作，与美国、英国、俄罗斯、德国、日本、韩国、台湾等国家与地区的许多著名高校、研究机构或企业建立了紧密的合作关系和学术交流。 

目前，我所在本学科发展方向依托于高功率微波源与技术院重点实验室、传感技术国家重点实验室（北方基地）、空间行波管研究发展中心、高功率气体激光技术部等研究部门。 

二、学科内涵和特色 

我所的物理电子学学科重点研究对象是粒子物理、等离子体物理、微波和激光等物理前沿对电子工程和信息科学的概念和方法所产生的影响，以及由此而形成的电子学的新领域、新生长点，及其广泛而又重要的应用等方面。 

（一）微波真空电子器件与技术领域 

本方向重点研究强流电子注在高真空系统中的产生、聚焦与传输过程，及其与高频系统的相互作用。在此过程中可以将电子注能量转换为电磁波能量，从而形成了一类产生或放大微波功率的电子器件和先进技术。 

主要研究内容为：大电流密度和长寿命阴极、高性能电子光学系统、高效率电子注－波互作用、宽频带电动力学系统的设计以及微波功率源的高可靠性等技术研究，并积极探索微波电子系统的新概念、新体制、新技术和系统集成，形成了行波管、速调管、回旋管、新型毫米波及太赫兹器件等重点研究方向。 

该领域拥有一支包括国家杰出青年基金获得者、中科院“百人计划”入选者和新世纪百千万人才工程国家级人选在内的科研力量雄厚的研究团队，获得了包括国家科技进步一等奖、国防科技进步奖一等奖和中国科学院杰出科技成就奖等在内的多项奖项。 

该领域是国内第一批建立微波真空电子器件科研与生产的研制单位之一，已有50多年的发展历史，取得了多项具有国际先进水平的研究成果。中科院电子所研制出了我国第一只8mm波段的二次谐波回旋速调管和我国第一只空间行波管，并成功应用于我国第一颗返回式卫星；研制出了Ku波段空间脉冲行波管放大器并成功应用于921工程“神舟4号”飞船多模态微波遥感器。中科院电子所的大功率速调管技术在国内具有不可替代的地位，多项产品已达到国际先进水平。目前已研制成功覆盖L～X波段、脉冲功率在几十kW至MW级，平均功率几kW至几十kW，带宽6%～12%的系列大功率单注和多注速调管。近年来，又相继研制成功了50MW和100MW的S波段高峰值功率速调管以及峰值功率1.8MW、平均功率50kW的S波段高平均功率速调管。 

（二）激光技术领域 

本研究方向的研究内容为：气体激光器相关技术及其工作机理研究，侧重高重复频率TEA CO2激光器的研制及关键技术研究、射频激励CO2激光器的研制及关键技术研究、放电引发化学激光关键技术、半导体泵浦碱金属蒸气激光技术、高功率激光的频率调谐技术研究、高功率脉冲激光光束的传输及变换研究、新型气体激光器研究等方面；激光应用研究，侧重激光成像雷达研究，激光推进研究以及激光清洗技术研究等。 

中国科学院电子学研究所是国内最早从事激光研究的单位之一。在高平均功率高重复频率TEA CO2激光、高功率激光调谐技术、放电引发化学激光技术、激光合成孔径雷达、激光推进以及激光清洗等方面，开展了大量的研究工作，取得了多项具有国际先进或国内领先水平的研究成果。 

（三）基于微纳米技术的传感器、执行器与系统 

随着微纳米技术、集成电路技术和网络技术的发展，传感器的微型化、集成化、智能化和网络化成为其主要发展趋势。基于微纳米技术的传感器、执行器与系统具有体积小、功耗低、成本低等突出优点，在环境监测、智能电网、智能工业、军事国防等领域具有巨大的应用前景，尤其符合物联网对传感器所提出的低功耗、低成本等特殊要求。因此，研究基于微纳米技术的传感器、执行器与系统具有重要的学术意义和实际价值。 

本研究方向侧重于微纳米加工方法与技术、MEMS封装方法和技术、微纳米尺度表征、基于M/NEMS技术的传感器、执行器和微系统等研究。经过近30年的建设，本研究方向在在谐振式MEMS传感器敏感结构设计、多传感器单芯片集成设计、厚低应力氮化硅结构加工、器件级电场传感器封装、芯片级和圆片级真空封装、锁相放大技术、闭环谐振电路等方面等积累了丰富的理论基础和实践经验。在电场传感器与系统、高精度谐振式硅微压力传感器、温压湿集成微传感器、高过载惯性传感器等方面形成了技术特色和竞争优势。 

率先在国内开展基于MEMS技术的微型电场传感器研究，提出了压电激励交错振动式、静电差分激励谐振式、热激励平行振动式、热激励交错振动式等创新结构，研制出具有自主知识产权的微型电场传感器，被国外多名知名学者称为“灵敏度最高的电场传感器”；所研制的三维电场传感器，已成功应用于卫星、导弹等发射条件保障系统；在国内率先开展硅微谐振式压力传感器研究，提出了电热激励、电磁激励等多种传感器结构，研制出国内第一只谐振式硅微压力传感器，综合精度优于0.05%F.S.；研制出能够抵抗上万g的微型惯性传感器，动态范围宽，检测灵敏度高；研制出温度、湿度、压力单片集成的气象传感器芯片，并开展固态风速和风向传感器的研究工作。 

三、培养对象与目标 

本学科培养的对象应具备物理学、电子科学与技术、电子信息工程等前置学科专业的基础与能力。 

本学科的培养目标是培养掌握本学科坚实的理论基础、系统的专门知识和熟练的实验技术；具有独立从事本学科科学研究工作或承担专门技术攻关的工作能力。