1 湘潭大学材料科学与工程学院，湖南 湘潭 411105
2 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室，陕西 西安 710024
为了评估电荷耦合器件（CCD）在空间科学探测以及航天卫星成像等空间辐射环境中应用的可靠性，揭示了CCD转换增益以及线性饱和输出等重要性能参数的退化机制及其实验规律。辐照实验在质子回旋加速器上进行，质子能量为60 MeV和100 MeV，质子注量分别为1×1010 cm-2、5×1010 cm-2和1×1011 cm-2。将CCD的主要性能参数在两个不同能量质子辐照后进行比较，实验结果表明，CCD的性能参数对质子辐照产生的电离损伤和位移损伤非常敏感，辐照后转换增益和线性饱和输出明显下降，且暗信号尖峰和暗电流明显增大。此外，分析了质子辐照CCD诱发的电离损伤和位移损伤，给出了CCD性能参数退化与质子辐照能量和注量的变化关系曲线。
光学器件 电荷耦合器件 质子辐照 转换增益 线性饱和输出 暗信号尖峰 光学学报
2023, 43(11): 1123001
1 北京理工大学 光电学院，北京 100081
2 华东光电集成器件研究所，江苏 苏州 215163
1280×1024 EMCCD是一种内线转移结构的固态微光成像器件，具备从星光条件到阳光环境的全天时成像探测能力，可广泛用于航天遥感、视觉感知和无人驾驶等领域。但由于器件饱和输出的限制，当入射光强度很高的情况下，EMCCD会发生光晕现象，造成图像分辨率降低，影响EMCCD获取目标信息的能力。为了提升EMCCD环境适应性，避免光晕现象的产生，文中分析了EMCCD光晕产生的原因，介绍了纵向抗晕的工作原理，通过理论推导分析和数值模拟仿真的方法，设计了具有纵向抗晕结构的EMCCD像元，制作了具有抗晕功能的1280×1024 EMCCD器件和原理演示样机，仿真数据和测试结果表明，文中设计的纵向抗光晕结构EMCCD具有500倍抗晕能力。
EMCCD 内线转移 光晕 饱和输出 抗晕能力 EMCCD interline transfer blooming saturation output antiblooming 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210083
1 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室
2 电子信息材料与器件重点实验室 中国科学院新疆理化技术研究所，新疆 乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学，北京 100049
4 重庆光电技术研究所，重庆 400060
对国产工艺的电荷耦合器件进行了质子、中子、60Co-γ射线辐照试验，研究了不同粒子辐照对器件饱和输出电压的影响。试验结果显示在质子、γ射线辐照下，电荷耦合器件的饱和输出电压显著退化，而在1 MeV中子辐照下，饱和输出电压基本保持不变，表现出较好的抗中子能力。分析认为饱和输出电压的退化主要受电离总剂量效应影响，一方面辐射感生界面态导致阈值电压正向漂移使耗尽层可存储最大电荷量下降；另一方面电离辐射损伤使电荷耦合器件片上放大器增益减小导致饱和输出电压下降。
电荷耦合器件 高能粒子辐照 饱和输出电压 电离总剂量效应 charge coupled device high-energy particle irradiation saturation output voltage total ionizing dose effects
汪波 1,2,3,4,*李豫东 1,2,3郭旗 1,2,3文林 1,2,3,4[ ... ]玛丽娅 1,2,3,4
1 中国科学院 特殊环境功能材料与器件重点实验室， 乌鲁木齐 830011
2 新疆电子信息材料与器件重点实验室,乌鲁木齐 830011
3 中国科学院 新疆理化技术研究所,乌鲁木齐 830011
4 中国科学院大学， 北京 100049
为研究空间高能粒子位移损伤效应引起的星用CMOS图像传感器性能退化，对国产CMOS有源像素传感器进行了中子辐照试验，当辐射注量达到预定注量点时，采用离线的测试方法，定量测试了器件的暗信号、暗信号非均匀性、饱和输出电压、像素单元输出电压等参数的变化规律。通过对CMOS图像传感器敏感参数退化规律及其与器件工艺、结构的相关性进行分析，并根据半导体器件辐射效应理论，深入研究了器件参数退化机理。试验结果表明，暗信号和暗信号非均匀性随着中子辐照注量的增大而显著增大，饱和输出电压基本保持不变。暗信号的退化是因为位移效应在体硅内引入大量体缺陷增加了耗尽区内热载流子产生率，暗信号非均匀性的退化主要来自于器件受中子辐照后在像素与像素之间产生了大量非均匀性的体缺陷能级。另外，还在样品芯片上引出了独立的像素单元测试管脚，测试了不同积分时间下像素单元输出信号。
CMOS有源像素传感器 中子辐照 像素单元 饱和输出电压 位移效应 CMOS active pixel sensor neutron irradiation pixel unit saturation output signal displacement damage effect 强激光与粒子束
2015, 27(9): 094001
1 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点试验室, 新疆电子信息材料与器件重点试验室, 中国科学院 新疆理化技术研究所, 新疆 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
采用60Co-γ射线对某国产0.5 μm CMOS N阱工艺CMOS有源像素传感器(APS)的整体电路和像素单元结构进行了电离总剂量辐射效应研究, 重点考察了器件的饱和输出信号、像素单元输出信号、暗信号等参数的变化规律。随着辐射剂量的增大, 饱和输出信号逐渐减小且与像素单元饱和输出信号变化基本一致; 暗信号随总剂量的增大而显著增大。研究结果表明, 0.5 μm工艺CMOS APS电离总剂量辐射效应引起参数退化的主要原因是光敏二极管周围的整个LOCOS(Local oxidation of silicon)隔离氧化层产生了大量的辐射感生电荷。
电离总剂量辐射效应 CMOS 有源像素传感器 饱和输出信号 像素单元结构 LOCOS隔离 total ionizing dose CMOS APS saturation output signal pixel unit LOCOS isolation
1 中国矿业大学力学与建筑工程学院,北京,100083
2 中国科学院物理研究所,光物理实验室,北京,100080
掠入射泵浦方式作为一种全新的X射线激光泵浦方式,采用了共轴抛物镜作为线聚焦器件.利用2维光路追踪程序,计算了高斯光束从5°掠入射角增加到7°时入射到共轴抛物镜上的线聚焦效果.研究发现,掠入射角从5°增加到7°过程中,线聚焦的尺寸随着掠入射角变大,线聚焦长度从6 mm逐渐变长到12mm,线聚焦宽度从150μm变到40μm;掠入射角6.5°～7°可以实现符合实验要求的线聚焦效果,线聚焦尺寸约10 mm×20μm(最小线聚焦宽度),7°掠入射可以实现较好的线聚焦,基本满足实验的要求.
X射线激光 共轴抛物镜 掠入射 线聚焦 饱和输出 光路追踪 X-ray laser On-axis parabola Grazing incidence Line focus Saturated output Ray tracing 强激光与粒子束
2005, 17(12): 1791
1 中国科学院半导体研究所国家光电子工艺中心, 北京 100083
2 云南师范大学太阳能研究所,云南 昆明 650092
采用三元InGaAs体材料为有源区,通过直接在InGaAs体材料中引入0.20%张应变来加强TM模的增益,研制了一种适合于作波长变换器的偏振不灵敏半导体光放大器(SOA)。在低压金属有机化学气相外延(LP-MOVPE)的过程中,只需调节三甲基Ga的源流量便可获得所要求的张应变量。制作的半导体光放大器在200 mA的注入电流下,获得了50 nm宽的3 dB光带宽和小于0.5 dB的增益抖动;重要的是,半导体光放大器能在较大的电流和波长范围里实现小于1.1 dB的偏振灵敏度。对于1.55 μm波长的信号光,在200 mA的偏置下,其偏振灵敏度小于1 dB,同时获得了大于14 dB光纤到光纤的增益,3 dBm的饱和输出功率和大于30 dB的芯片增益。用作波长变换器,可获得较高的波长变换效率。进一步提高半导体光放大器与光纤的耦合效率,可得到性能更佳的半导体光放大器。
光电子学 半导体光放大器 张应变 偏振不灵敏 信号增益 饱和输出功率
1 华中科技大学光电子工程系,武汉,430074
2 武汉船舶通信研究所,武汉,430079
提出了采用多电极实现电流非均匀注入来改变半导体光放大器(SOA)内部的载流子分布,从而改变其增益饱和特性的一种新的方案.用SOA分段模型的计算结果表明,与单电极均匀注入电流的SOA 相比,在同样的总注入电流下,对一个两电极SOA采用前面小后面大的非均匀电流注入,可以提高饱和输出功率和饱和输入功率.而采用前面大后面小的电流注入方式,则将使SOA更容易发生饱和,不仅饱和输出功率与饱和输入功率减小,而且增益谱在饱和后的压缩程度加大,增益谱压缩的对称性提高.对多电极SOA,可以方便灵活地调节各节之间的长度比和注入电流比来满足不同的应用要求.
多电极 半导体光放大器 饱和输出功率 消光比
