1 中国科学院深圳先进技术研究院,广东 深圳 518052
2 奥比中光科技集团股份有限公司,广东 深圳 518055
基于单光子雪崩二极管(SPAD)的激光雷达凭借其灵敏度高、探测距离远、集成度高等优点被广泛应用于三维感知领域。SPAD激光雷达系统中包含各种功能的子模块。研究这些子模块对激光雷达系统性能的影响有助于进一步优化系统方案,提高研发效率,降低研发成本。因此,从系统子模块的特性出发,利用时间相关单光子计数技术(TCSPC)和蒙特卡罗法建立了基于SPAD的激光雷达模型,得到了被动复位电路和主动复位电路、单事件首光子时间数字转换器(TDC)和多事件TDC对系统性能的影响。结果表明:在目标飞行时间为20 ns、环境光为50×103 lx、目标反射率为10%的条件下,主动复位电路与被动复位电路的系统性能基本相当;当目标反射率增加到50%后,主动复位电路的系统性能优于被动复位电路;类似地,多事件TDC的系统性能优于单事件首光子TDC,主要表现在,与单事件首光子TDC相比,多事件TDC的噪声本底计数为均匀分布,其信号计数的峰值更易大于噪声本底计数的峰值,寻峰算法更简单,算力需求更少。仿真结果表明,为使系统性能最优化,SPAD集成芯片的后端子模块应采用主动复位电路和多事件TDC的组合架构。
激光雷达 单光子雪崩二极管 建模与仿真 淬灭电路 时间数字转换器 激光与光电子学进展
2024, 61(10): 1028003
中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
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。
抗辐射 辐射效应 试验与测试 建模与仿真 协同效应 radiation hardening radiation effect experiment and testing modeling and simulation synergistic effect 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 452
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230257
空军工程大学装备管理与无人机工程学院, 西安 710000
针对“热保障”条件下飞机出动架次率难以测算的问题, 提出一种基于分层赋时着色Petri网(HTCPN)的飞机出动架次率仿真测算方法。首先, 根据飞机基层级维修保障工作, 建立飞机连续出动模型与保障流程; 其次, 运用Petri网理论和CPN tools软件, 构建基于HTCPN的机务保障全过程计算机仿真模型; 最后, 通过算例分析找出制约飞机出动架次率的重要影响因素。结果表明,所提方法不仅能够找出影响飞机出动的重要因素, 还能为飞机出动架次率测算提供技术支撑, 具有一定工程应用价值。
飞机出动架次率 分层赋时着色Petri网(HTCPN) 敏感性分析 仿真建模 aircraft sortie rate Hierarchical Timed Colored Petri Net (HTCPN) analysis of sensitivity simulation modeling
Author Affiliations
Abstract
1 School of Integrated Circuits, Peking University, Beijing 100871, China
2 Beijing Advanced Innovation Center for Integrated Circuits, Beijing 100871, China
3 Key Laboratory of Optoelectronics Technology, Ministry of Education, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
The finding of the robust ferroelectricity in HfO2-based thin films is fantastic from the view point of both the fundamentals and the applications. In this review article, the current research status of the future prospects for the ferroelectric HfO2-based thin films and devices are presented from fundamentals to applications. The related issues are discussed, which include: 1) The ferroelectric characteristics observed in HfO2-based films and devices associated with the factors of dopant, strain, interface, thickness, defect, fabrication condition, and more; 2) physical understanding on the observed ferroelectric behaviors by the density functional theory (DFT)-based theory calculations; 3) the characterizations of microscopic and macroscopic features by transmission electron microscopes-based and electrical properties-based techniques; 4) modeling and simulations, 5) the performance optimizations, and 6) the applications of some ferroelectric-based devices such as ferroelectric random access memory, ferroelectric-based field effect transistors, and the ferroelectric tunnel junction for the novel information processing systems.
ferroelectricity HfO2-based thin films physical mechanism characterization modeling and simulation applications Journal of Semiconductors
2023, 44(5): 053101
1 天津大学微电子学院, 天津 300072
2 天津市成像与感知微电子技术重点实验室, 天津 300072
在动态场景中,飞行时间图像传感器的高频多相操作会产生运动模糊,使运动区域内产生错误的三维原始数据,同时增加了电路设计难度。为了减小运动模糊的影响,本文对动态场景下飞行时间图像传感器进行建模。所建模型可以通过简单的参数设置快速完成传感器的参数设定,以仿真动态场景中各条件下的三维图像,从而分析运动误差。本文基于该成像模型,在不同的运动速度和帧频下分析了运动误差对成像质量的影响,探究了动态场景中两种曝光方式之间的成像质量差异,获得了具有高成像质量和低电路设计难度的最优成像指标。采用德州仪器(TI)公司的飞行时间相机对成像模型进行了评估,结果表明,在静态和动态场景中,模型仿真数据与相机实测数据匹配良好。
遥感 传感器 建模仿真 运动误差 最优指标 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2428001
1 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150000
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150000
船舶运输作为大宗货物的重要流通手段, 为我国经济社会发展做出了巨大贡献, 但与此同时船用柴油机带来了严重的污染排放问题。 在全球排放限制日益严峻的背景下, 实现对其排放参数的实时监测, 对环境保护、 节能减排、 优化柴油机控制策略与燃烧性能等都具有重要意义。 近年来可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术因其精度高、 响应快等优点逐渐受到青睐, 该技术的广泛应用对其的研究提出了更高要求, 因此利用数学软件对其进行仿真模拟, 对测试系统的开发、 参数调整都具有一定价值。 结合目前的船舶排放检测问题, 以其中最具代表性的污染物NO为目标气体, 利用软件制作了气体浓度测量仿真模型。 检测系统仿真模型主要由光源调制、 线型函数拟合、 模拟气体吸收、 线强函数S(T)拟合、 锁相放大器等各部分组成。 采用波长调制的方法对浓度测量过程进行仿真, 将高频正弦波和低频锯齿波相叠加用以调谐激光, 激光经过气室进行模拟吸收后, 信号经过锁相放大器调解得到各阶谐波信号。 将二次谐波比一次谐波的峰值点作为信号, 采用最小二乘法进行浓度-信号幅值曲线拟合并以此进行浓度反演和误差计算, 反演误差在2.5%以内。 分析了温度、 压力等环境因素对信号幅值的影响并绘制了谐波图线, 通过引入参考气室来消除环境波动对结果造成的影响, 在环境变动时不需要重新拟合浓度-峰值曲线, 可直接得到结果。 尝试了不同的正弦波频率和调制系数等参数, 分析了调制参数对信号幅值的影响, 选取了较为合适的参数范围。 为柴油机在线排放测试系统的构建和参数选择提供了一定参考。
可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS) 谐波检测 NO浓度测定 仿真建模 Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) Harmonic detection NO concentration determination Simulation modeling 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3262