太空合格的光子调制器和电路
Dun Mao1,2, Lorry Chang1, Hwaseob Lee1
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Delaware, Newark, DE 19716, USA.
Science advances
|January 5, 2024
概括
太空实验表明,宇宙辐射影响光子集成电路 (PIC) 通过减少载体寿命,而不是移动性. 这保持了性能,使轻量级,高容量的空间通信终端成为可能.
科学领域:
- 光子学 是一个光子学.
- 微电子学微电子学
- 航空航天工程 航空航天工程
背景情况:
- 电子元件的小型化对于太空应用,平衡尺寸,辐射硬度和性能至关重要.
- 太空环境中的光子集成电路 (PIC) 的尺寸-性能权衡在很大程度上仍未被探索,这可能会限制未来的太空仪器.
- 太空中的能量带电粒子对电子和光子系统的长期可靠性和性能构成重大威胁.
研究的目的:
- 研究长期宇宙辐射暴露对光子集成电路 (PIC) 的影响.
- 确定太空辐射对PIC关键性能指标的影响,例如载体移动性,载体寿命和电光调制效率.
- 评估在轻量级,高容量的空间通信系统中使用PIC的可行性.
主要方法:
- 进行为期一年的太空实验,将PIC暴露在宇宙辐射中.
- 分析辐射暴露后载体流动性和自由载体寿命的变化.
- 评估电光调制效率和PIC的光电子带宽.
主要成果:
- 暴露于宇宙辐射不会改变测试PIC的载体移动性.
- 由于辐射,观察到自由载体寿命的缩短.
- 电光调制效率保持不变,而光电子带宽扩大.
- 经过测试的PIC调制器表现出弹性,这表明某些配置的最小屏蔽要求.
结论:
- 在太空中,PIC具有一定程度的辐射耐受性,对基本性能参数的影响最小.
- 在载体寿命中观察到的变化不会降低调制效率,这表明它适合用于太空应用.
- 小尺寸的PIC调制器和复杂的波导路由可用于开发轻量级,高通量空间终端,用于terabit通信和卫星间距离测量.


