Ultrafast pulsed laser evaluation of Single Event Transients in opto-couplers
作者: Kavin Dave, Aditya Mukherjee, Hari Shanker Gupta, Deepak Jain, Shalabh Gupta
分类: physics.ins-det, eess.SY, physics.optics, physics.space-ph
发布日期: 2025-01-08
备注: Accepted in CLEO 2023, San Jose, USA and CLEO 2024, North Carolina, USA for in poster presentation. However due to lack of funds, we could not travel
💡 一句话要点
构建超快激光测试平台，首次评估光耦中单粒子瞬态效应
🎯 匹配领域: 支柱八：物理动画 (Physics-based Animation)
关键词: 单粒子瞬态效应 光耦 超快激光 辐射测试 可靠性评估
📋 核心要点
- 现有技术缺乏有效手段模拟和评估光耦等器件中的单粒子瞬态效应（SET），这对于高可靠性电子系统的设计构成挑战。
- 论文提出了一种基于1064纳米光纤激光系统的测试方法，通过超快激光脉冲模拟SET，从而评估光耦的抗辐射性能。
- 实验结果表明，该测试平台能够成功诱发4N35光耦中的SET，为进一步研究光耦的可靠性提供了实验基础。
📝 摘要（中文）
本文构建了一个基于1064纳米光纤激光系统的测试平台，用于模拟不同电子元件和集成电路中的单粒子瞬态效应（SET）。利用该平台，我们首次测试了4N35光耦，并观察到了SET现象。
🔬 方法详解
问题定义：论文旨在解决光耦等电子器件中单粒子瞬态效应（SET）难以评估的问题。传统的辐射测试方法成本高昂且耗时，而缺乏一种快速、经济的SET模拟和评估手段。这限制了对光耦等器件抗辐射性能的有效评估，影响了高可靠性电子系统的设计。
核心思路：论文的核心思路是利用超快激光脉冲模拟单粒子辐射，从而在实验室条件下快速诱发和评估光耦中的SET。通过控制激光的波长、脉冲宽度和能量，可以模拟不同类型的辐射环境，实现对光耦抗辐射性能的有效评估。这种方法相比传统的辐射测试，具有成本低、效率高的优点。
技术框架：该测试平台主要包括以下几个部分：1) 1064纳米光纤激光器，用于产生超快激光脉冲；2) 光学系统，用于控制激光束的聚焦和扫描；3) 测试电路，用于监测光耦的输出信号；4) 数据采集系统，用于记录和分析实验数据。通过控制激光脉冲的参数，可以模拟不同能量和类型的单粒子辐射，从而诱发光耦中的SET。
关键创新：该论文的关键创新在于将超快激光技术应用于光耦的SET评估。与传统的辐射测试方法相比，该方法具有以下优点：1) 成本低廉；2) 测试速度快；3) 易于控制和重复；4) 可以在实验室条件下进行。此外，该论文首次在4N35光耦中观察到了SET现象，为进一步研究光耦的抗辐射性能提供了实验依据。
关键设计：激光器的波长选择为1064纳米，这是因为该波长的光子能量能够有效激发硅材料中的电子空穴对，从而模拟单粒子辐射。脉冲宽度需要足够短，以保证能量能够在短时间内沉积到器件中，从而诱发SET。激光功率需要精确控制，以模拟不同能量的单粒子辐射。测试电路的设计需要能够灵敏地捕捉到光耦输出信号的微小变化，从而检测到SET的发生。
📊 实验亮点
该研究首次使用1064纳米光纤激光系统成功诱发了4N35光耦中的单粒子瞬态效应（SET）。该测试平台能够快速、经济地评估光耦的抗辐射性能，为高可靠性电子系统的设计提供了新的测试手段。与传统的辐射测试方法相比，该方法具有成本低、效率高的优点。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于航空航天、核工业、医疗电子等领域，这些领域对电子器件的可靠性要求极高。通过该测试平台，可以快速评估光耦等器件的抗辐射性能，从而选择合适的器件，提高电子系统的可靠性和安全性。此外，该方法还可以用于研究不同光耦的抗辐射机理，为设计更可靠的光耦提供指导。
📄 摘要（原文）
We build a 1064 nm fiber laser system-based testing facility for emulating SETs in different electronics components and ICs. Using these facilities, we tested the 4N35 optocoupler to observe SETs for the first time.