空间辐射环境与光器件抗辐射加固技术

介绍了空间辐射环境以及空间辐射对光器件的影响。概述了航天用光器件（光纤、激光器、光探测器和光纤陀螺等）抗辐射加固技术及其进展。     

光纤陀螺光学器件的空间辐射效应及防护技术

针对光纤陀螺用光学器件在空间辐射环境下受电离损伤和位移损伤影响性能下降的问题,分别分析了光纤、SLD光源、PIN-FET探测器的空间辐射效应。为保证光纤陀螺在空间的工作性能,从被动屏蔽和主动加固两方面讨论了光学器件的辐射防护技术。考虑到不同光学器件对不同类型辐射损伤的敏感性以及航天器载荷对重量的严格要求,从电离损伤屏蔽和位移损伤屏蔽两方面对屏蔽厚度进行了优化设计。通过对各光学器件辐射效应机理的分析,讨论了提高光学器件本身抗辐射能力的主动加固技术。     

宇航用光纤辐射效应及加固技术进展

光纤陀螺中的光纤环是受空间辐射影响最严重的部件,辐射环境下光纤损耗增加及光传输性能下降会影响陀螺的测量精度,甚至造成陀螺失效。本文对光纤的辐射效应规律及机理进行了分析,介绍了掺杂杂质离子法、包层控制法、预辐照法、光褪色心法等光纤的加固技术,旨在为该领域深入研究提供参考。     

体硅CMOS集成电路抗辐射加固设计技术

首先介绍了空间辐射环境,并对各种辐射效应及其损伤机理进行分析。然后对体硅CMOS集成电路的电路结构、抗辐射加固技术和版图设计抗辐射加固技术进行探索。测试结果表明,采用版图加固抗辐射技术可以使体硅CMOS集成电路的抗辐射性能得到明显提升。     

自由空间用半导体激光器抗辐射的研究

为了提高半导体激光器的抗辐射性能,满足空间应用的需要,在介绍了空间辐射环境的基础上,对空间辐射在半导体激光器中产生的总剂量效应、单粒子翻转效应和位移效应进行了分析,并探讨了半导体激光器在空间辐射环境中相应的抗辐射防护技术。对980 nm单模半导体激光器采用了端面镀膜、Al2O3绝缘介质层、真空封装等抗辐射的改进措施,有效地提高了半导体激光器的抗辐射能力。     

国内光放大器新进展

光放大器是光通信中的关键器件之一。光纤放大器不仅解决了衰减对光网络传输速率与距离的限制,并开创了1550nm波段的波分复用（WDM）,使超高速、超大容量、超长距离的WDM、密集波分复用（DWDM）、全光传输、光孤子传输等成为现实,是光通信发展史上的一个划时代的里程碑。目前,实用化的光放大器主要有掺铒光纤放大器（EDFA）、拉曼光纤放大器（RFA）和半导体光放大器（SOA）等。国内光放大器已有很大进展,性能不断提高,新结构和新器件不断涌现。     

空间辐射对光通信中光纤的影响

介绍了国外对光纤器件在空间强辐射条件下的性能研究的历史和现状。对空间辐射环境及其在光纤器件里产生的三种效应作了简要叙述,说明了影响光纤器件空间辐射适应性的几大因素及其相互关系,并针对光纤进行了阐述和分析,指出其在空间辐射下应用的可行性。     

CNTFET器件及电路辐射效应研究进展

简述了碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)中作为沟道材料的碳纳米管的基本辐射效应原理及其在抗辐射领域的优势,总结了近年来CNTFET在辐射效应机理和加固领域的研究进展。介绍了不同辐射条件在碳纳米管材料和不同结构的CNTFET中诱发的位移损伤效应机理,重点介绍了电介质是影响器件总剂量效应的主要因素,辐射环境也是影响器件辐照后性能变化的重要因素,并针对这两点总结了加固方法及器件和电路的设计,对国内外研究中不同结构的电路的抗辐射能力进行评述。最后介绍了器件受单粒子效应影响的机理,对比了碳基晶体管器件和硅基晶体管器件的抗辐射能力,并展望了CNTFET及其电路的未来太空应用发展。     

1.3μm波长超辐射发光二极管组件

光纤陀螺用关键器件之一是超辐射发光二极管（ＳＬＤ）。采用ＳＬＤ作为光源，光纤陀螺可达到高精度、高灵敏度、高稳定性、低噪声的目的。ＳＬＤ是一种以内部单程增益为特征的光发射器件。表征器件性能的主要技术参数指标是输出功率和光谱宽度。通过理论分析和实验，确定了器件的结构，在研制过程中解决了外延生长、端面镀膜等关键技术。组件采用１４针双列直插式管壳、标准单模光纤耦合封装。组件包括ＳＬＤ、光监视用ＰＩＮ光探测器、热敏电阻和半导体致冷器，可通过外电路对组件实现温控、光控，以便组件能长期稳定工作。组件尾纤输出功率大于３００μＷ，最大超过７００μＷ，光谱宽度大于３０ｎｍ。     

航天用光器件可靠性技术及其进展

光器件是航天器最重要的部件,受到世界各国的高度重视。文章介绍了航天用光器件可靠性技术及其进展。为了满足重量轻、低功耗和高可靠性的空间高技术需要,概述了光纤激光器、大功率半导体激光器、HgCdTe红外探测器、光纤陀螺的可靠性技术。重点叙述了可靠性试验技术与标准,可靠性分析与评价,包括光纤激光器和大功率半导体激光器在内的航天用光源的可靠性,有关大功率激光器寿命评估、失效机理、热产生机制与能耗,大功率激光器可靠性与寿命进展,以及提高大功率激光器可靠性得措施。可以肯定,随着可靠性技术的发展,光器件在未来航天领域中将占据越来越重要的位置。     

Radiation effects on microelectronics in space

The basic mechanisms of space radiation effects on microelectronics are reviewed. Topics discussed include the effects of displacement damage and ionizing radiation on devices and circuits, single-event phenomena, dose enhancement, radiation effects on optoelectronic devices and passive components, hardening approaches, and simulation of the space radiation environment. A summary of damage mechanisms that can cause temporary or permanent failure of devices and circuits operating in space is presented     

空间环境对卫星光通信系统光学器件的影响

依据卫星光通信系统的组成及空间辐射环境,给出了空间环境的两个主要效应:总剂量效应(TID)和置换损伤效应(DDD).分析了空间辐照环境对卫星光通信系统主要光学器件性能参数的影响,主要包括石英光纤、掺铒光纤放大器(EDFA)、量子阱激光器(QWLD)、CCD、PIN硅光电二极管,并提出了相应的抗辐射防护措施,为卫星光通信系统的实际应用提供了理论基础.     

碲镉汞器件空间辐射损伤研究的进展

碲镉汞(MCT)红外探测器在天基平台中的应用正在逐渐增多,运行于空间辐射环境这一特点给其功能实现带来了挑战.MCT器件的独特性质要求人们对空间辐射效应给予特别考虑.目前,通过利用CdTe钝化MCT探测器技术,器件的总剂量脆弱性问题已经得到解决.随着材料质量的改进(例如通过降低原生缺陷浓度),MCT器件更容易受到位移损伤...     

Radiation testing of semiconductor devices for space electronics

Radiation effects testing, part selection, and hardness assurance for application to electronic components in the natural space environment are discussed. The emphasis is on semiconductor devices, primarily silicon microcircuits, which are used in the greatest quantity and which, in most cases, are the most sensitive. After a summary of the natural space radiation environment and the effects of radiation on semiconductor devices, laboratory simulation of space radiation and extrapolation to space are covered. Radiation testing is performed to understand failure mechanisms, to characterize the radiation response of specific devices, and to provide data for lot acceptance. Part selection and hardness assurance are discussed by contrasting the traditional approach with the unique aspects of space systems. Some recommendations are made for treating the more complex aspects of space system microcircuit hardness assurance     

增强型氮化镓功率器件的总剂量效应

研究了P型帽层和共源共栅(Cascode)结构氮化镓(GaN)功率器件高/低剂量率辐照损伤效应。试验结果表明,P型帽层和Cascode结构GaN功率器件都不具有低剂量率损伤增强效应(ELDRS);Cascode结构GaN功率器件总剂量辐照损伤退化更明显;P型帽层结构的GaN功率器件抗总剂量能力较强。分析了二者的退化机制。试验结果为GaN功率器件空间应用提供了有益参考。     

抗辐射电子学研究综述

抗辐射电子学是一门交叉性、综合性的学科,其研究的辐射效应规律、损伤作用机制、加固设计方法、试验测试方法、建模仿真方法等对极端恶劣环境中的电子系统的可靠工作至关重要。对核爆炸中子、γ和X射线,空间和大气高能粒子产生的各种损伤效应(如瞬时剂量率效应、总剂量效应、单粒子效应、位移效应等)的研究现状进行了系统梳理。对辐射之间、辐射和环境应力之间的协同损伤效应(如长期原子迁移对瞬时剂量率感生光电流的影响,中子和γ射线同时辐照与序贯辐照、单因素辐照的损伤差异,质子和X射线、中子辐照的损伤差异,γ射线辐照与环境氢气的协同损伤效应等)的研究进展进行了详细介绍。阐述了国内外在核爆、空间和大气辐射加固研究方面的最新技术进展。总结了国内外在地面实验室对空间、大气或核爆辐射各种效应进行试验模拟和建模仿真的相关能力。最后对21世纪20年代以后抗辐射电子学研究领域潜在的挑战和关键技术进行了展望。     

GaN HEMT器件中子辐照效应实验研究

建立了GaN HEMT器件(氮化镓高电子迁移率晶体管)中子原位测试技术和辐照效应实验方法,开展了GaN HEMT器件脉冲反应堆中子辐照效应实验研究,重点研究了电离辐射和位移损伤对器件性能退化的影响,获取了GaN HEMT中子位移损伤效应敏感参数和效应规律.结果表明,阈值电压、栅极泄漏电流以及漏极电流是中子辐照损伤的敏感...     

SRAM型FPGA中SEM IP核的验证与自动注错方法

星载设备长时间工作在空间环境中,宇宙中的带电粒子会造成器件功能异常,产生存储器软错误,严重时会损坏硬件电路.为模拟辐照环境对器件的影响,利用Xilinx公司的软错误缓解(SEM)控制器IP核,搭建了基于Xilinx Kintex-7的验证与测试平台,完成对SEM IP核的功能验证.为提高测试效率,设计了基于上述平台的自动注错方法.经过验证,该方法能够达到预期的帧地址覆盖率.实验结果表明,SEM IP核具备软错误注入与缓解功能,自动注错方法有利于此IP核的实际应用.