百年清华

林为干（1919.10-2015.1），微波理论专家，中国科学院院士，他长期致力于微波科学技术研究。在闭合场理论方面，他发表了“一腔多模拟微波滤波器”的观点，奠定了一腔多模的作用，在开放场方面，他提出了“传输线阻抗计算方法”和“三角波导理论”等观点，对静电场理论做出了重要贡献。他发现了有介质平面上双像的现象，提出了介质球的镜像理论。

作为我国电磁场与微波理论的主要奠基人，林为干从事微波研究是从美国攻读博士学位时开始的。

1945年，林为干考取了赴美实习。一年实习结束后，他凭借全A成绩进入加州大学伯克利分校天线研究室深造，攻读博士学位。

当时，美国是世界微波技术的研究中心，林为干的导师温纳里在电磁场及微波放大器等方面成就斐然。受导师的影响，林为干慢慢地也开始表现出对微波领域的关注以及对雷达方向的兴趣，逐渐向这一领域靠拢。

1946年，林为干在加州大学伯克利分校

一次，他在麻省理工学院放射实验室出版的《微波传输电路》一书中看到“用正方形波导来做单腔两模微波滤波器”。不过当时尚无人成功制造出超过单腔两模的滤波器。因此，为了达到滤波的目的，普遍采用多个谐振腔来完成，这一方法不仅增大了滤波器的体积和重量，还增加了成本和难度。

敏锐地捕捉到这一问题后，林为干提出了大胆的设想：如果能做出多模式耦合电路，就可以使微波滤波器所用的谐振腔的数目减少，从而可使整个滤波器变小变轻，在装有机械调谐的情况下，还可使传动机构简化。

他思考良久，将这一设想告诉了导师。温纳里听后眼睛一亮，鼓励他着手进行研究，并和他一起分析利用几个模的可能性。

林为干（右）与导师温纳里（左）在伯克利大学的合影

有了导师的肯定，林为干鼓足干劲，夜以继日地伏案攻关。他查阅了大量的英、德、法文的文献资料，并充分运用自己的数学才能，反复进行公式推算。随着研究的逐步深入，林为干慢慢地拨开了重重“迷雾”，明确了“进攻”的方向。

温纳里对这位聪颖过人的学生的研究进展非常满意。他鼓励林为干进一步以最常见的圆柱形腔来研究这些模的耦合现象，从两个开始，逐步增加……在理论研究的基础上，林为干将研究结果付诸实践，做出了一个单腔五模的滤波器实验模型。

1949年底，林为干如期将博士论文《单腔多模微波滤波器》的初稿交给了导师。在这篇论文里，他研究出单腔多模的积分方程、边界条件和求解方法。其中所阐明的创造性方案，解决了当时国际上无法超越两个简并模的限制，使单腔多模的实际应用成为可能。

温纳里读完论文后大加赞赏，认为这是微波技术研究的重大突破，很快同意林为干进行博士论文答辩。

林文干的博士学位证书

1950年6月9日，林为干的博士毕业论文答辩在加州大学举行。答辩委员会高度评价了林为干的博士论文，认为其在理论上有重大突破，其研究的方式和创新都是值得肯定的，并同意授予其博士学位。

同时，林为干根据答辩委员会提出的建议，将论文进行了完善，后寄到美国《应用物理》杂志，并在1951年8月号的首页上发表。

林为干发表于J.A.P.1951年8月号首页的博士论文

林为干首次建立的单腔多模的成果，极大地缩小了滤波器的体积，并减轻了重量，对于提高滤波器的性能产生了积极影响，创立了一种新的单腔多波型微波网络理论。该理论意义深远，一经提出便立刻受到同行的追捧，引起了学术界巨大反响，半个多世纪以来被作为该领域的经典理论被频繁引用。

这一理论同时也对现代卫星通信等产生了非常大的影响，美国《微波理论与技术汇刊》1994年7月号中发表的3位法国学者的文章，认为近代卫星广播通信业所用的多模技术是由林为干及拉贡（Ragan）提出来的，其发展的基础是根据林为干及库恩（Cohn）的工作成果。此项工作至今仍在发展，但直到21世纪初，林为干所构建的理论依然站在学术的最前端。

归国后的林为干，同样做出了诸多让世界学术界瞩目的成就。1963年，林为干和助手钟祥礼结合国际上对传输线的特性阻抗的两种计算方法，发表了“传输线特性阻抗的一个新计算方法”的学术论文。他们在计算过程另辟蹊径，不采用变分法中常用的方法处理，而是利用函数变换法，大大简化了计算方法。这一方法后来被国际同行称作“林—钟方法”，是同类计算方法中最准确且计算最简便的。

1995年，退休多年的林为干的学术论文《一个介质球的静电镜像群》在美国《静电学》学报上发表，一举攻破困扰电磁学界百年的难题。其实，林为干早在1951年就开始涉及该研究。他不相信难题永远是难题，因此一直未放弃对这个难题的探索。功夫不负有心人，终于在44年后，他成功找到了解决这个百年难题的钥匙。

这一成果的公布，让国际微波学界欢呼不已。林为干也因为在微波理论研究领域的巨大成就，被美国伊利诺伊理工大学授予名誉文科科学博士学位，这是该学院第一次将这一荣誉授予中国科学家。用林为干自己的话说，1950年的博士学位，是靠自己奋斗取得的。而50多年后的博士学位，是别人送来的荣誉。

对于林为干来说，科研融入了他的血液之中，成为了生命的一部分。如今斯人已逝，但镌刻在成都电子科技大学林为干雕像上面的“做一辈子研究生”的誓言，已经化作精神力量，指引着无数学子在科研道路上砥砺前行。

1978年，林为干在实验室

文：采集工程项目办公室/中国科协创新战略研究院

参考资料：田永秀，王安平.做一辈子研究生：林为干传[M].中国科学技术出版社 上海交通大学出版社，2013.