觸「電」旁通-自我策勵的張鴻埜

從小便對「電」充滿好奇心的電機系張鴻埜老師,儘管有多次「觸電」經驗,但依然不減其探索的熱情,就讀中大期間,曾擔任「無線電社」社長,並自行架設電台,成為業餘無線電「火腿族」。後來更一頭栽進電波的研究世界,做出前瞻性的雙極管微波電路研究,相關電路具有最佳性能指標,今年榮獲國科會「102年度吳大猷先生紀念獎」肯定。

好奇心是學者的第一美德

張鴻埜的父親在電力公司服務,自幼便常看著父親工作的身影,耳濡目染之下,有樣學樣喜歡動手實際操作,三不五時會幫忙維修電器。僅管曾因開關電源,被漏電的交流電電到,幼時的他不感畏懼,反觸發對電的興趣。也因好奇心十足,曾經拿著爸爸工作用的檢驗筆檢修變壓器,「碰!」的一聲巨響,嚇壞了家人,也造成電線短路。但他對電的奧妙世界仍深深著迷,並未因此而止步,所以又有一個「燃燒了!神秘電湯匙」的冒險故事可以娓娓道來,好奇心不僅能殺死一隻貓,更引領求知者越挫越勇!就是這種實際操作的實驗精神,奠定張鴻埜邁向工程師的第一步。

人親土親 無線電傳情

張鴻埜是本校電機系84級畢業生,對中大存有一份特殊情感,至今仍能精準背誦出大學學號,畢業多年後重返中大執教鞭,將當年師承詹益仁教授的治學態度與研究的快樂一代代的傳遞給「學弟妹」。

在中大就學間,大學四年加研究所兩年,不同階段各有不同人生目標達成。大學時期,著眼於「多元生活,態度養成」,除了自身在課業八十分的基本要求外,藉由打工、系上事務參與以及社團活動拓展眼界。遙想當年手機不甚發達的年代,參與了「無線電社」,藉由無線電收發機及架設天線等自製無線電器材,成為業餘無線電愛好者,除在校內可藉由無線電台聯繫外,甚至可以跨國界的向海洋另一端取得聯繫,在網際網路頻寬受限的年代,運用無線電技術進行語音及低速數據通訊的樂趣,已與日後的研究領域相接軌。

自我策勵  投身教育志業

張鴻埜謙稱自己並非天賦異稟,但總是自我策勵,積極擴展研究領域。對於實驗的專注與投入,除了「通宵達旦」沒有更貼切的形容詞了,他笑稱曾在某個開夜車完成實驗的早晨,巧遇其指導教授,指導教授對於他如此早至研究室開工感到驚訝,殊不知這他是徹夜奮戰、不輕言放棄的堅持。

在台灣大學擔任博士後研究員的期間,除了投身實驗外,因緣際會下協助指導教授的研究生,就在一來一往的互動中,張鴻埜將對研究的熱忱感染學子,同時也在給予研究方向的指導中,引發自己對於教學的興趣,因而投入教育志業。源自於大學時代與中大人事物親切而深厚的情感,他以傳道授業的使命再度重返中大校園。

無限迷人的無線電波

電波組從事的研究主題相當廣泛,包括:天線、行動通訊系統及應用、電波傳播與微波積體電路等,近五年張鴻埜致力於雙極管微波電路及雙閘極非線性元件模型、高性能除頻器振盪器及功率放大器、創新型低相位雜訊振盪器、內嵌天線之毫米波高速傳輸發射機、微波及毫米波積體電路寬頻技術和線性化和低功耗技術的研究上,其相關研究成果皆曾發表於IEEE TMTT、IEEE MWCL等頂尖國際期刊中,電路設計深具最佳性能指標。

此外,電波領域的廣泛應用上,如微波之應用於廣播及通訊、雷達系統,次毫米波更可應用於點對點通訊及天文應用,素負盛名的全球最大無線電波望遠鏡ALMA((Atacama Large Millimeter/submillimeter Array 阿塔加瑪大型毫米/次毫米波陣列),其中接收機中的低雜訊放大器的重要技術,張鴻埜與中研院天文所就共同合作參與研究計畫。

ALMA解析度高達哈伯太空望遠鏡十倍,據稱可以看到一半的宇宙,可想而知其接收機是非常複雜的系統,張鴻埜的任務是設計出具有超低雜訊指數之毫米波放大器,大幅改善接收機之接收靈敏度,進行分析工作。能以專長躬逢盛事,更令張鴻埜深覺無線電波的無限迷人之處。

BiFET (BiHEMT) 是「白費」還是潛力無窮?

應用於電信及電子工業研究計畫上,與穩懋半導體公司進行產學合作,將雙載子接面電晶體及場效應電晶體之結合進行電路特性改善,並研究如何得以結合兩電晶體之優點,互補兩者缺失,實際運用於微波電路開發之上。

然而,始於2007年的「BiFET」微波電路研究過程並非一路順遂,在有限的研究資源之下,要注入更具效能的新結合,排山倒海的難題,如整合兩種(HBT & HEMT)電晶體於同一電路設計上,非理想效應皆會增加設計分析的困難,導致特性不如預期。雖然研究初期便遇上「撞牆期」,在與美籍訪問學者George D. Vendelin的切磋討論下,將理論上可行而且具前瞻性的雙極管微波電路研究,逐一克服困難,讓數度陷入瓶頸而以諧音戲稱為「白費」的BiFET,在永不放棄的精神驅使下,越挫越勇,終能苦盡甘來,獲得突破性的進展。

關鍵性元組件開發  提升國內產業競爭力

高速示波器是電子電路量測必需的時域分析儀器,國內有少數廠商具備此設備及研製能力,但受限於關鍵性元組件未能自行開發或進口,國產示波器性能,如取樣速度、精確度及頻寬等,未能達到國際一流水準。應用於高速示波器量測儀器上的關鍵元組件,可提升量測速度,降低體積及直流功率消耗。張鴻埜率領研究團隊利用積體電路技術,進一步開發儀器設備所需的關鍵元組件及技術,對於國內相關產業將有很大的助益,並提升其產品競爭力。

擇其所愛  自主自信

張鴻埜治學做研究的態度並非一味追隨主流與熱門,轉而找出具有潛力的研究主體,進而主導潮流。專心投入,永不放棄,張鴻埜也用同樣的標準要求學生,他獨具溫和式的嚴厲,注重原則,不輕易妥協,也希望學生在這樣的訓練下,學會自我要求,自我成長,且格外重視學生求學與做研究的正確態度。觀察時下年輕人不夠自信的現象,張鴻埜也提到,熱愛自己的選擇,就會願意投入其中,自主性的探究就會帶來專業上的自信,並與青年學子共勉之。