脉冲激光试验评估模拟电路单粒子效应

利用脉冲激光对典型模拟电路的单粒子效应进行了试验评估及加固技术试验验证,研究2种不同工艺的运算放大器的单粒子瞬态脉冲(SET)效应,在特定工作条件下两者SET脉冲特征规律及响应阈值分别为79.4 pJ和115.4 pJ,分析了SET脉冲产生和传播特征及对后续数字电路和电源模块系统电路的影响。针对SET效应对系统电路的危害性,设置了合理的滤波电路来完成系统电路级加固,并通过了相关故障注入试验验证,取得了较好的加固效果。     

高速PWM单粒子瞬态效应脉冲激光模拟试验研究

利用脉冲激光验证高速脉宽调制控制器（Pulse Width Modulator,PWM）单粒子瞬态效应的敏感性和防护设计。试验中,通过改变脉冲激光能量,逐步扫描PWM控制器电路,确定了诱发单粒子瞬态效应的激光能量阈值和敏感区域。通过改变PWM控制器软启动配置电路设计,验证了防护电路设计的合理性,为卫星电源子系统的单粒子瞬态效应防护设计提供技术参考。     

SiGeBiCMOS线性器件脉冲激光单粒子瞬态效应研究

验证SiGe BiCMOS工艺线性器件的单粒子瞬态（Single Event Transient,SET）效应敏感性,选取典型运算放大器THS4304和稳压器TPS760进行了脉冲激光试验研究。试验中,通过能量逐渐逼近方法确定了其诱发SET效应的激光阈值能量,并通过逐点扫描的办法分析了器件内部单粒子效应敏感区域,并在此基础上分析了脉冲激光能量与SET脉冲的相互关系,获得了单粒子效应截面,为SiGe BiCMOS工艺器件在卫星电子系统的筛选应用以及抗辐射加固设计提供数据参考。     

高强度超短脉冲激光等离子体真空加热的粒子模拟

用二维多时标全电磁相对论粒子模拟程序对高强度超短脉冲激光对等离子体的真空加热机制进行了模拟研究,给出了合理的物理图像.     

星载偏振相机模拟前端单粒子锁定及损伤机理

单粒子锁定效应容易引起星载遥感仪器产生故障。针对空间高能粒子辐射环境诱发的偏振遥感相机性能退化问题,利用高能重离子和皮秒脉冲激光对星载偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器开展了试验研究,获得了此类器件的单粒子锁定特点,为工程设计及试验评估提供了参考。试验结果显示:偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器对重离子诱发的单粒子锁定比较敏感,单粒子锁定LET阈值处于4.4~13.4 MeV·cm2·mg?1之间。针对模拟前端芯片LET阈值偏低的问题,提出了一种模拟供电端和数字供电端串联大功率防闩锁限流电阻和在轨定时开关机的设计方法。试验结果表明,该方法可有效避免器件单粒子锁定造成的器件过流烧毁及仪器失效等故障。研究结果可为星载偏振相机用模拟前端信号处理器抗辐射加固设计和单粒子地面模拟实验方法的建立提供技术基础与保障。     

飞秒脉冲激光入射单层光学薄膜的光场特性数值模拟

飞秒脉冲激光入射光学薄膜形成瞬态光场分布是一个非稳态过程,该过程不同于纳秒脉冲或连续波入射的情形,不能直接采用求解薄膜特征矩阵的方法进行处理。采用多光束叠加的方法建立了超短脉冲入射单层膜的反射率和内部光强分布的理论模型,并根据ZnS薄膜材料的参数和单层增反膜的特点进行了数值计算。结果表明,对单层增反膜,薄膜反射率与脉宽成正比,并随脉宽增加逐渐趋近于连续波入射时的情形。在同一脉宽下,膜层厚度增加,反射率下降,且反射脉冲形状也发生改变。膜层中的光强分布计算结果也明显不同于连续波辐照情形,且薄膜厚度越大,差异越显著,表现为连续波入射时,膜层内的光强分布呈等振幅的波动,而超短脉冲入射时,波动的振幅逐渐增大,在膜层和玻璃分界处达到最大值。     

激光多脉冲探测的计算机模拟与实验研究

对激光多脉冲探测理论进行了分析,在考虑了影响探测的各种噪声及其分布特性的基础上,得到了激光多脉冲探测信噪比与脉冲积累次数的定量关系。利用计算机仿真模拟多脉冲探测,其结果与理论分析相符;在实验室条件下对多脉冲探测进行了研究,实验结果表明,在脉冲叠加数较少时,实验与理论符合得很好,当脉冲叠加数较多时,实验数据明显小于理想的数值,分析了出现这种偏差的原因及解决方案。激光多脉冲积累探测可以有效地提高激光探测的信噪比,应用积累探测的方式能有效地将激光探测的弱信号从强噪声背景中检测出来。     

在短脉冲激光作用下对物质进行烧蚀模拟

1　引言许多作者对激光辐射对靶的影响作用进行了数值模拟 [1～ 4] ,这些研究均使用了一维和二维模拟 ,在模拟中由于物理现象描述的复杂性都作了一些必要的简化。但对下述一些相互作用机理应当进行全面描述 ,比如激光能量的吸收 ;由于电子和辐射转移致使能量的再分布以及靶的固定烧蚀[3～ 7] ;烧蚀等离子体与周围气体之间的相互作用以及冲击波和低压波的最后形成 [3] ;能量吸收与靶的几何形状及激光脉冲偏振之间的关系效应 [8] ;非稳定性的形成和发展 [9] ;电磁场对飞散等离子体运动的影响[1 0 ] ;在相互作用的起始阶段的平衡化学过程和后来…     

基于可调式模拟激光脉冲的激光告警器在线检测仪

针对目前军用激光告警器性能参数的检测方法效率低、操作复杂的难题,提出一种可调式模拟激光脉冲检测技术。通过控制激光源在半球面上的位置,调节其脉冲功率、波长和调制频率等参数,模拟实际环境下来袭目标的光谱特征,实现了激光告警器的在线性能检测。其优点是采用机电一体化技术实现,较传统方法提高了检测效率。     

Experimental study on the single event latchup simulated by a pulse laser

This paper introduces major characteristics of the single event latchup (SEL) in CMOS devices. We accomplish SEL tests for CPU and SRAM devices through the simulation by a pulse laser. The laser simulation results give the energy threshold for samples to undergo SEL. SEL current pulses are measured for CMOS devices in the latchup state, the sensitive areas in the devices are acquired, the major traits, causing large scale circuits to undergo SEL, are summarized, and the test equivalence between a pulse laser and ions is also analyzed.     

Experimental study on the single event effects in pulse width modulators by laser testing

This paper presents single event effect (SEE) characteristics of UC1845AJ pulse width modulators (PWMs) by laser testing. In combination with analysis to map PWM circuitry in the microchip dies, the typical SEE response waveforms for laser pulses located in different circuit blocks of UC1845AJ are obtained and the SEE mechanisms are analyzed. The laser SEE test results show that there are some differences in the SEE mechanisms of different circuit blocks, and phase shifts or changes in the duty cycles of few output pulses are the main SEE behaviors for UC1845AJ. In addition, a new SEE behavior which manifests as changes in the duty cycles of many output pulses is revealed. This means that an SEE hardened design should be considered.     

正弦脉冲激光热弹激发超声应力脉冲仿真研究

应用一维热传导方程和Navier-Stokes方程,采用简化的正弦脉冲波形模型对激光激发产生的超声应力脉冲进行了理论研究,分别得出弱吸收试样表面是钳紧或自由情况下应力脉冲的表达式.仿真结果表明表面钳紧时应力脉冲是单极性的,自由时是双极性的,应力脉冲宽度远大于激光脉冲宽度;试样厚度增加,应力脉冲的极值减小;激光脉冲宽度增大,应力脉冲的极值大大提高,宽度也随之增大;试样的声速和光吸收系数增大,应力脉冲的宽度减小,极值变化不大.     

激光脉冲和放电脉冲产生冲击波的研究

提出使用调Q激光脉冲和直流放电脉冲的复合效应在金属靶中产生冲击波.试验表明,这种新方法显著改善了先前的仅用激光脉冲产生冲击波的技术.     

复合脉冲深度激光打孔的实验研究

为了进一步提高激光在金属厚板上深度打孔的速率,针对5mm厚不锈钢板,采用高峰值功率短脉冲串叠加大能量长脉冲的双光束复合激光打孔方法,建立了复合脉冲激光打孔的理论模型,提出大能量长脉冲激光束的主要作用是熔化金属,排出金属熔融物主要靠高峰值功率密度的激光脉冲串,并研究了脉冲能量、脉冲宽度、打孔方式等不同激光参量下的激光打孔效果。结果表明,与长脉冲激光单独激光打孔相比,复合脉冲激光打孔能大幅减小穿孔时间,对脉宽2ms、单脉冲能量2.9J的长脉冲,复合脉冲打孔速率提高2.3倍,所需能量减少20%,且脉冲能量越大,脉冲宽度越窄,打孔速率越快。此研究为复合脉冲打孔的激光器选择提供了依据。     

激光脉冲和放电脉冲产生冲击波的研究

提出使用调Q激光脉冲和直流放电脉冲的复合效应在金属靶中产生冲击波.试验表明,这种新方法显著改善了先前的仅用激光脉冲产生冲击波的技术.     

Analysis of single event transient pulse-width in 65 nm commercial radiation-hardened logic cell

With the critical charge reduced to generate a single event effect (SEE) and high working frequency for a nanometer integrated circuit, the single event effect (SET) becomes increasingly serious for high performance SOC and DSP chips. To analyze the radiation-hardened method of SET for the nanometer integrated circuit, the n⁺ guard ring and p⁺ guard ring have been adopted in the layout for a 65 nm commercial radiation-hardened standard cell library. The weakest driving capacity inverter cell was used to evaluate the single event transient (SET) pulse-width distribution. We employed a dual-lane measurement circuit to get more accurate SET''s pulse-width. Six kinds of ions, which provide LETs of 12.5, 22.5, 32.5, 42, 63, and 79.5 MeV·cm²/mg, respectively, have been utilized to irradiate the SET test circuit in the Beijing Tandem Accelerator Nuclear Physics National Laboratory. The testing results reveal that the pulse-width of most SETs is shorter than 400 ps in the range of LET_eff from 12.5 MeV·cm²/mg to 79.5 MeV·cm²/mg and the pulse-width presents saturation tendency when the effective linear energy transfer (LET_eff) value is larger than 40 MeV·cm²/mg. The test results also show that the hardened commercial standard cell''s pulse-width concentrates on 33 to 264 ps, which decreases by 40% compared to the pulse-width of the 65 nm commercial unhardened standard cell.     

一种新型脉宽编码激光器的理论研究

针对传统的激光脉冲编码激光器通常采用脉冲重复频率编码易受干扰的技术现状,提出了采用脉宽可调激光器进行激光脉冲宽度编码的新构想。并由此进一步提出了一种采用快速电光削波技术的脉宽可调激光器作为脉宽编码激光器的实现方案,这种脉宽编码激光器由种子激光源,电光削波组件及激光放大器组成,用可编程控制器控制延迟电路来改变普克尔盒电极上的电脉冲宽度,最终实现输出激光脉冲的脉宽可调。完成了这种脉宽编码激光器及其实验系统的理论设计。初步的分析结果证实了该方案的可行性。     

负偏置温度不稳定性导致单粒子瞬态脉冲的压缩与展宽

摘要：本文基于3D TCAD 器件模拟,研究了130nm体硅工艺下,负偏置温度不稳定性（NBTI）对单粒子瞬态（SET）脉冲的影响。研究结果表明：当粒子轰击高输入反相器的PMOS管时,NBTI能够导致所产生的SET脉冲的宽度和幅度随时间不断压缩,当粒子轰击低输入反相器的NMOS管时,NBTI能够导致所产生的SET脉冲的宽度和幅度随时间不断展宽。基于研究结果,本文首次提出：NBTI对粒子轰击NMOS管所产生的SET脉冲的影响已经十分严重,在进行抗辐照加固设计时必须考虑NBTI所造成的影响。     

Negative bias temperature instability induced single event transient pulse narrowing and broadening

The effect of negative bias temperature instability(NBTI) on a single event transient(SET) has been studied in a 130 nm bulk silicon CMOS process based on 3D TCAD device simulations.The investigation shows that NBTI can result in the pulse width and amplitude of SET narrowing when the heavy ion hits the PMOS in the high-input inverter;but NBTI can result in the pulse width and amplitude of SET broadening when the heavy ion hits the NMOS in the low-input inverter.Based on this study,for the first time we ...