激光模拟单粒子效应设备及试验研究进展综述

单粒子效应的脉冲激光模拟方法是单粒子效应地面模拟试验中近年来才发展起来的一种方法。文章主要介绍了脉冲激光模拟单粒子效应的基本原理、特点及国内外研究进展。研究表明脉冲激光模拟是一种有效、安全、经济、方便的地面模拟单粒子效应的方法,在器件单粒子效应危害评估及电路加固验证方面具有明显的优势。     

脉冲激光试验在宇航器件和电路系统抗单粒子效应设计中的初步应用

抗单粒子效应加固是宇航器件研发和卫星电路系统设计面临的重要难题.准确、有效的单粒子效应试验评估对此问题的解决有巨大帮助.中国科学院空间科学与应用研究中心于近十年在国内自主发展了用于单粒子效应评估的脉冲激光试验相关装置、试验技术和方法,对宇航器件和卫星电路开展了初步应用.通过脉冲激光试验,能够快速甄别、定位宇航器件试样的...     

TDC-GP1器件单粒子锁定效应的脉冲激光模拟试验研究

文章介绍了单粒子锁定效应脉冲激光模拟试验的工作原理。以时间测量芯片TDC-GP1为试验对象,利用单粒子锁定模拟试验设备开展了无限流保护电阻和有限流保护电阻的单粒子锁定效应脉冲激光模拟试验研究。结果发现:TCD-GP1芯片在20 nJ脉冲激光辐照下发生了单粒子锁定现象。在对照试验中发现,有限流保护电阻的情况下,在发生锁定时不仅能降低锁定大电流和供电电压,而且还能有效地避免器件的功能损伤。     

80C31微处理器单粒子效应敏感性地面试验研究

文章针对不同厂家的80C31微处理器,利用重离子、锎源模拟源进行单粒子效应地面试验研究。详细介绍了80C31微处理器单粒子效应试验原理、试验方法、试验系统的软硬件组成以及试验取得的结论。通过试验研究获得了80C31微处理器单粒子翻转和单粒子锁定特征参数。研究结果可为被测器件在卫星型号的使用提供技术参考依据。     

国产先进工艺SoC器件空间单粒子效应试验研究

国产某型号导航SoC器件采用55 nm商用工艺生产.针对该型器件的辐射敏感性分析表明其易受单粒子效应影响,为此利用重离子加速器完成空间单粒子辐照的地面模拟试验,考查器件的单粒子效应,为其空间应用提供数据支撑.结果表明:器件抗单粒子锁定的LET阈值大于81.4 MeV·cm2/mg,满足空间应用指标要求;但器件对单粒子翻...     

利用脉冲激光开展的卫星用器件和电路单粒子效应试验

利用脉冲激光进行单粒子效应试验具有操作方便、试验效率高、可对芯片单粒子效应响应的空间区域和时间特性进行测试等特点,可作为卫星用器件和电路单粒子效应测试的有力手段。利用自主建立的脉冲激光单粒子效应试验装置（PLSEE）,针对某卫星用数字器件和电路进行了辐照试验,观测到了丰富的单粒子效应现象,首次测试了多次单粒子锁定对器件和电路的影响,对器件选用评价和电路系统抗单粒子效应设计具有参考价值。利用此装置,还首次在国内对有空间应用背景和前景的运算放大器、光电耦合器进行了单粒子瞬态脉冲效应的试验,表明这些器件像数字器件一样会发生严重的单粒子效应,而且更难捕捉和定位,对卫星系统的威胁不容忽视。     

卫星器件DC/DC抗单粒子效应的研究

文章介绍了在空间环境辐射效应的影响下卫星器件DC/DC电源转换器抗单粒子效应的实验研究工作.文章阐述了单粒子效应的机理及其对卫星器件的影响,并且介绍了利用串列加速器模拟空间辐射效应的实验.     

NAND Flash存储器单粒子效应试验研究

单粒子效应易诱发空间电子设备发生在轨故障。文章针对大容量NAND Flash存储器，利用皮秒脉冲激光和高能重离子开展了试验研究，明确了此类器件的单粒子效应特点，探索了新型集成电路单粒子效应试验评估方法，为工程设计及试验评估提供了技术基础与保障。经皮秒脉冲激光试验发现，NAND Flash存储器件的存储单元易发生单粒子多位翻转，控制电路单元则发生单粒子锁定和功能中断。 经高LET值Xe+离子辐照试验发现，重离子会诱发器件产生电流尖峰脉冲（或电流火花）现象；在NAND Flash存储器未加电状态下，仍可诱发单粒子翻转；重离子辐照后存储器坏块明显增加，试验获得的单粒子翻转截面高达1.18×10-7cm2/位。基于试验结果分析，认为发生多位翻转的原因是激光束覆盖多个存储单元所造成；重离子辐照引起的浮栅晶体管击穿是存储器坏块增多的原因。     

CMOS SRAM器件单粒子锁定敏感区的脉冲激光定位试验研究

利用脉冲激光定位成像系统,对CMOS SRAM K6R4016V1D器件开展了单粒子锁定效应（SEL）敏感区定位的试验研究。试验结果表明：该器件的单粒子锁定效应敏感区呈周期性分布,而对于单一的SEL敏感区,其长度和宽度相差很大。在此基础上进一步讨论了SEL敏感区的分布对测试方法和空间SEL发生频次计算的影响。     

空间质子直接和非直接电离引发单粒子效应的地面等效评估试验方法

以40 nm和65 nm CMOS工艺SRAM为样品,进行质子辐照单粒子效应试验研究,以建立空间质子引起单粒子效应的地面等效评估试验方法。分别进行低能质子直接电离、高能质子核反应和重离子直接电离引起的单粒子翻转试验;根据获得的试验数据,分析讨论给出空间质子引起半导体器件单粒子效应的地面等效评估试验方法:对低能质子直接电离引起的单粒子效应,基于LET等效采用重离子进行试验;对高能质子非直接电离引起的单粒子效应,采用高能质子进行试验;根据地面质子和重离子辐照试验数据,结合空间辐射环境模型,预计由空间质子辐射引起的器件在轨单粒子翻转率。     

一种高精度的X射线脉冲星导航TOA估计方法

针对X射线脉冲星导航（XPNAV）系统的基本观测量--脉冲到达时间（TOA）的估计问题,提出一种高精度的TOA估计方法。该方法基于特征子空间分解类算法的高精度的参数估计特性,首先通过细致分析标准轮廓与折叠轮廓之间的互相关结果,构造新的观测方程;然后对该方程进行特征值分解得到两个相互正交的特征矢量;最后利用两个特征矢量之间的正交性完成TOA估计。数值仿真结果有效校验了算法的性能。     

脉冲展宽对深空激光通信的影响与补偿研究

深空激光通信系统下行链路的脉冲位置调制PPM（Pulse Position Modulation）信号在经过大气信道传输和单光子探测器接收时,将出现脉冲展宽效应,引起通信系统性能下降。分析了大气信道中的淡积云云层散射、大气湍流与气溶胶散射和单光子探测器的抖动特性所引起的脉冲展宽效应。在此基础上,仿真分析了淡积云云层物理厚度对不同PPM调制阶数下通信速率的影响,并研究了单光子探测器引起的脉冲展宽产生的抖动损失。为补偿脉冲展宽的影响,提出了一种基于时隙似然比解调的补偿方法,通过仿真验证了该方法能够有效降低深空PPM激光通信链路中脉冲展宽对通信误码率的影响。该研究对分析和提升深空PPM激光通信系统的链路性能具有一定的参考意义。     

一种改进的激光星间链路终端指向误差在轨标定方法

提出一种改进的激光星间链路终端(LCT)指向误差在轨标定方法，对激光星间链路终端指向误差模型和观测数据获取方法进行改进。针对现有的终端指向误差参数模型误差因素考虑不足的问题，引入相应的误差项描述误差因素影响。针对链路观测法中存在的激励信号受限，不能充分激励误差参数的问题，以捕获过程中指向机构主动摆动时的入射光信号作为激励信号，以系统误差参数的可观测度最大为目标优化设计激励信号。仿真结果表明：经过本方法标定的误差参数经修正后， 激光星间链路终端的最大指向误差（方位向）由改进前的867.8 μrad下降到改进后的112.1 μrad；最大指向误差（俯仰向）由改进前的62.1 μrad下降到改进后的51.5 μrad，有效地提高了激光星间链路终端指向精度。     

PML在三维柱坐标系下的应用及脉冲天线数值模拟

在三维柱坐标系下推导了麦克斯韦方程在完全匹配层 (PML )吸收边界条件中的时域有限差分 (FDTD)表达式 ,从而把 FDTD推广到三维复柱坐标系中并编程实现。为保证求解的稳定性 ,给出了更为严格的时间步长计算公式 ,并去除了对称轴上的奇点。提出了利用插值法对 PML最外层理想金属层进行设置的方法 ,并简化了通常处理理想金属表面电磁场的约束条件。最后给出在柱坐标系下脉冲天线的数值模拟。     

一种解大旋翼类雷达目标微Doppler模糊的方法

在单通道模式下,当雷达目标旋转半径比较大时,脉冲重复频率与微多普勒带宽之间可能会出现欠采样的情形,导致在时频面上发生微多普勒混叠,从而不能得到完整的微多普勒信息。针对此问题,提出了一种基于双通道干涉处理的解大旋翼类雷达目标微多普勒模糊的方法。文中详细推导了该模式下此类目标引起的微多普勒频率和微多普勒带宽的参数化表达式,分析表明其微多普勒带宽受一个正弦因子的调制而显著减小,从而使其满足香农采样定理,避免了微多普勒模糊现象。最后,数值仿真表明了理论推导和所述方法的正确性。     

对合成孔径雷达的移频干扰研究

从分析脉冲压缩信号时延和频移的耦合特性出发，推导了移频干扰对采用脉冲压缩信号体制的合成孔径雷达（SAR）的干扰输出形式，研究表明移频干扰的移频量与合成孔径雷达方位向处理的多普勒带宽无关，但只能形成点目标或线目标干扰。为此，提出了两种改进的移频干扰新样式——随机移频干扰和步进移频干扰。改进的移频干扰样式能够形成一个干扰区域，克服了固定移频干扰不能掩护分布目标的不足。理论分析和仿真表明，改进的移频干扰样式可掩护分布目标，由于可获得一维和二维信号处理增益，干扰效果优于噪声干扰。     

氧化锌半导体薄膜在原子氧探测中的应用

氧化锌半导体薄膜是用于空间原子氧探测的一种敏感材料。采用脉冲激光沉积方法（PLD）在（001）取向的蓝宝石基底上制备出了高质量的氧化锌薄膜,并在地面原子氧模拟设备中考察了其原子氧敏感特性。结果表明,氧化锌薄膜对原子氧有较好的敏感特性,并且在受热后导电性能可以恢复,满足重复探测的要求。     

对合成孔径雷达的步进移频干扰

为了使压制干扰获得更多的SAR匹配处理增益,从而进一步降低干扰功率,提出了一种脉内脉间二维部分相干干扰：步进移频干扰。该干扰在保留信号脉内脉间相位特性的同时,让干扰载频在脉间步进递增或递减变化,人为产生距离向和方位向的耦合效应。理论分析和仿真实验表明,该干扰可同时获得SAR在距离向和方位向的部分匹配处理增益,因而降低了干扰功率需求。此外,该干扰的SAR成像输出为一个干扰区域,无需复杂的复合调制即可作为压制干扰掩护分布式目标,干扰实施简单,是一种有效的SAR压制干扰方式。
     

全固态高重频电光调Q 激光器研究进展

全固态高重频电光调Q激光器因具有高重频、窄脉宽、大能量的优势而广泛应用于激光雷达、激光测距、激光精密加工和光通信等诸多领域。介绍电光调Q元件的发展和增益介质的完善对提高激光器重复频率的影响,短腔法和腔倒空技术的应用对压窄激光器脉冲宽度的作用,双棒串接技术和主振荡功率放大技术的运用对增大激光器单脉冲能量的效果。对全固态电光调Q激光器的主要研究方向和关键技术进行总结,综述全固态电光调Q激光器在提高重复频率、压窄脉冲宽度和增大单脉冲能量三方面的研究进展。     

重复频率脉冲激光辐照下光学薄膜元件 温升的有限元分析

文章采用有限元ANSYS程序分析了在重复频率脉冲激光辐照下光学薄膜元件表面的温度变化。结果表明激光脉宽相同时,重复频率越高,相同辐照时间薄膜元件表面温度累积就越大;占空比一样时,脉宽越大,相同辐照时间元件温升越高。重复频率表现出来的只是温度的累积效果,脉宽的影响效果远大于重复频率引起的温度累积。