摘要：针对星钟异常跳变引起的星上时间与整网星座时间偏离的问题,设计了一种针对星钟跳变的北斗三号卫星自主时间同步算法。通过引入抗差最小二乘估计,对分布式星座时间同步算法进行改进,使其具有快速检测钟差异常跳变并具有自主时间同步的能力。采用与北斗三号卫星一致的仿真环境,并引入实际在轨测试数据,对算法进行了准确评估。结果表明在60 d内,星座各星时间同步误差不超过3.68 ns,且当卫星产生跳变异常后,该算法可在1h内恢复时间同步,提高了算法在钟跳下的可靠性。

摘要：提出一种紧凑的基于多模干涉效应的氧化钽(Ta_(2)O_(5))波长双工器,用于实现980和1550 nm波长的复用和解复用.该器件采用对称干涉和配对干涉级联的混合多模干涉波导结构,在不利用亚波长光栅等复杂结构调控泵浦光和信号光拍长的基础上,将分段多模干涉波导的总长度缩短为普通配对型多模干涉波导结构的1/3.采用三维有限时域差分(3D-FDTD)工具对建立的模型进行分析和优化,结果表明所设计的MMI型双工器具有较低的插损和较高的工艺容差性,在980 nm处插损为0.4 dB,1550 nm处插损为0.8 dB,消光比均优于16 dB.该器件在1550 nm波长周围的1 dB带宽达150 nm,在980 nm波长周围的1 dB带宽达70 nm.文中设计的多级干涉结构极大地降低了MMI器件的设计难度并缩小了980/1550 nm波分复用/解复用器的整体尺寸,有望应用在片上集成的掺铒波导放大器和激光器领域.此外,不同多模干涉机制级联的设计思路为分离两个中心波长相隔较远的光信号提供了技术参考,在通信波段和中红外波段波分复用/解复用器件上具有潜在的应用价值.

摘要：导模法生长高质量氧化镓单晶的关键在于放肩过程的稳定性控制，而对称的流场与热场是实现稳定放肩的关键因素之一。本文将数值模拟与实验相结合，通过在保温装置的不同位置分别增设进气管道，对保温腔内气体的对流行为进行调控，从而避免气体涡流对模具上方温场分布的负面影响。研究表明，底部进气显著增强了固液界面附近温场与流场的对称性，并获得了合适的轴向温度梯度40 K/mm,成功实现了晶体生长过程中的对称放肩。本文研究为导模法生长β-Ga2O3单晶系统的设计与优化提供依据。

摘要：本文采用自主设计的垂直布里奇曼(VB)炉,通过动态模拟与实验深度耦合迭代优化的方法,建立了生长炉模型,通过优化生长炉的温场得到最佳温场,并根据模拟最佳温场对实际温场进行优化改造,成功生长出直径3英寸(1英寸=2.54 cm)的氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))单晶。进一步加工得到最大尺寸为直径2.5英寸的(100)面β-Ga_(2)O_(3)晶圆,并对β-Ga_(2)O_(3)晶体的结晶质量和光学性能进行了表征测试。测试结果表明,β-Ga_(2)O_(3)晶体具有较高结晶质量,其紫外截止边为257.5 nm,对应光学带隙为4.78 eV,晶体的劳埃衍射斑点清晰、对称,摇摆曲线半峰全宽(FWHM)最小为39.6″。

摘要：中国空间站的发展和建成为微重力环境下超冷原子物理的研究及其应用提供了必要的实验条件.2022年10月31日,中国科学院上海光学精密机械研究所联合北京大学研制的中国空间站超冷原子物理实验柜(简称超冷柜)搭载梦天实验舱进入中国空间站.超冷柜的主要目标是在中国空间站建成以87Rb玻色–爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensate,BEC)为工作物质的超冷原子物理实验平台,基于微重力环境优势利用两级交叉光束冷却(Two-Stage Crossed Beams Cooling,TSCBC)的实验方案获得皮-开尔文(picoKelvin,pK)量级的超冷原子,在微重力环境下通过调控以及观察极低温超冷原子以发现新奇的物理现象.本文介绍了BEC的实现和深度冷却实验方案,以及微重力环境下超冷原子物理研究与应用领域所取得的一系列进展;详细介绍了超冷柜的设计方案以及地面验证实验.到目前为止,超冷柜按照预期持续开展微重力环境下的超冷原子物理研究,在轨连续运行时间超过2年,取得了初步的实验结果,实现了超冷柜作为微重力环境下超冷原子物理实验平台的主要目标.

摘要：空间光学相机拥有较高灵敏度,在面对外部强光干扰时所受到的影响更为严重。研究如何抑制强光对空间相机的干扰并设计有效的防护系统对确保相机安全性、延长相机工作寿命以及保障其有效运行具有重要意义。研究人员解析了在不同光学参数下,互补金属氧化物半导体探测器(CMOS)的眩光特性与相机入瞳处能量分布的关系;设计了基于机械快门和632.8 nm陷波滤光片的抗强光干扰主被动防护系统。选择632.8 nm连续激光器作为模拟干扰光源搭建桌面实验系统,通过强光干扰实验,验证了防护系统的有效性。实验结果表明,在实验相机面对外部强光源干扰时,CMOS探测器饱和面积达到106μm2(占探测器面积1/3),主动防护措施能够在10 ms内快速响应,减少相机因强干扰光引起探测器过饱和或损坏的风险,有效提高相机的工作安全性;在632.8 nm谱段干扰光工况下,被动防护措施可使探测器饱和面积下降至原有1/100,并可以对靶标实现清晰成像,显著提高实验相机工作效率。主被动防护系统可以有效保障光学相机的安全工作,为相机在强光干扰环境中提供良好的防护效果,对空间光学相机抗强光干扰系统的设计具有参考价值。

摘要：针对国内外空间运动机构热真空加速寿命试验主要集中在组件上,未能全面反映整机的长寿命性能。本文对空间环境下的巡天光学望远镜的长寿命滤光片转轮机构,设计了一种关于空间环境的热真空寿命试验方案,充分考虑了滤光片转轮在空间运行时面临的工况和严酷空间环境,开展了滤光片转轮机构的真空加速寿命试验,以验证固体润滑轴承组件、传动副固体润滑设计和整机性能是否满足在轨寿命要求。针对该滤光轮在轨转动8×10^(4)次的寿命要求,本文设计了详细的试验方案,并搭建了热真空环境试验系统。试验结果显示:寿命试验运行正常,累积转动1.6×10^(5)次。试验后对轴承进行了摩擦力矩和启动力矩复测,并对轴承组件进行了解剖分析。复测结果显示:轴承摩擦力矩和启动力矩与试验前一致,轴承润滑状态良好。试验后对蜗轮蜗杆副固体润滑进行高倍显微镜分析,结果显示,蜗轮蜗杆副润滑膜层均完好覆盖基底,润滑状态良好。试验后开展滤光片转轮整机性能测试,测试结果满足性能指标。加速热真空寿命试验结果验证了滤光片转轮寿命满足在轨长寿命任务要求,同时为其他空间运动机构的长寿命设计提供了依据,并为其他机构的寿命试验提供了参考思路。

摘要：超宽禁带氧化镓在高功率和射频器件领域显示出巨大发展潜力。然而，氧化镓固有的极低热导率和p型掺杂困难问题限制了其器件性能和结构设计。异质集成是突破单一材料性能极限，变革提升器件性能的关键技术。本文综述了异质外延、机械剥离和离子束剥离转移三种氧化镓异质集成技术的最新研究进展，重点对比分析不同集成技术在材料质量、电学和热学特性及器件性能等方面的优缺点，并针对衬底种类、界面成键方式、过渡层厚度对纵向散热和电子输运的影响进行探讨。同时，本文对当前氧化镓异质集成技术所面临的挑战进行分析，并对氧化镓异质集成技术未来的发展趋势进行展望，旨在唤起国内氧化镓异质集成衬底相关研究，推动氧化镓异质集成器件开发，加快推进氧化镓材料和器件产业化应用。

摘要：β-Ga2O3具有禁带宽度大和击穿场强高等优异的物理特性，被认为是制作新一代大功率、高效率电力电子器件的理想半导体材料。然而，无终端的Ga2O3肖特基势垒二极管（SBD）容易在肖特基电极边缘产生高峰值电场，导致器件过早击穿，影响其耐压特性。因此，本文提出通过对器件肖特基金属边缘进行硼（B）离子选区注入来构建埋层高阻终端，从而调控电极边缘的电场分布，以达到提升击穿电压的效果。B离子注入的能量和剂量分别为60 keV和7×1014cm-2,通过仿真估算注入深度约为200 nm。采用B离子注入终端后，Ga2O3SBD器件的导通特性未发生明显变化，比导通电阻仍为2.5 mΩ·cm2左右，而击穿电压则从429 V大幅度提升至1 402 V,增幅达226%,对应的功率优值从74 MW/cm2提升至767 MW/cm2。通过仿真研究了器件电场分布，发现采用B注入终端后，肖特金属电极边缘的电场峰值得到显著抑制，且随着注入深度的增大而逐步下降。本工作为高性能Ga2O3功率器件终端结构的设计提供了新的研究思路。

摘要：本文基于Ga_(2)O_(3)MOCVD外延材料,开展了Ga_(2)O_(3)场效应晶体管的研制和性能研究。为了降低器件的导通电阻,优化了外延层设计,将掺杂浓度提高至1×10^(18) cm^(-3)以上。通过长沟道器件提取的外延层的电子浓度和场效应迁移率分别为2×10^(18) cm^(-3)和55 cm^(2)/(V·s),相应的沟道方阻为10.3 kΩ/sq。研制的栅漏间距2和16μm的Ga_(2)O_(3)MOSFET器件的比导通电阻分别为2.3和40.0 mΩ·cm^(2),对应的击穿电压分别达到458和2324 V。为了进一步提升器件的击穿电压,采用p型NiO制备栅电极,研制的Ga_(2)O_(3)JFET器件导通电阻显著增大,但击穿电压分别提升至755和3000 V以上。计算了不同栅漏间距器件的功率优值(P-FOM),发现其随栅漏间距的增加先增大后减小,其中栅漏间距为8μm的Ga_(2)O_(3)MOSFET器件获得了最高的P-FOM,达到了192 MW/cm^(2),表明MOCVD外延技术在Ga_(2)O_(3)功率器件上具有重要的应用前景。