Репортаж от Wedoany，Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне продемонстрировали высокоскоростную криогенную оптическую технологию межсоединений на основе вертикально-излучающих лазеров с поверхностным резонатором (VCSEL), которая обеспечивает скорость передачи данных до 138 Гбит/с на канал, одновременно снижая тепловые утечки и энергопотребление инфракрасных фокальных матриц (FPA). Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Photonics Technology Letters и решают ключевую проблему в системах криогенной визуализации следующего поколения — традиционные медные межсоединения вносят нежелательное тепло в чувствительные детекторы.
Современные криогенные FPA постоянно повышают разрешение, чувствительность и скорость визуализации, что приводит к общей скорости передачи данных, превышающей 100 Гбит/с. Традиционные электрические межсоединения требуют большого количества медных соединений, которые передают тепло в компоненты криогенных сенсоров, увеличивая шум детекторов и потребности в охлаждении. Исследовательская группа оценила VCSEL-оптические каналы, работающие при температурах от 77 кельвинов (-196°C) до 120 кельвинов (-153°C), и продемонстрировала модуляционную полосу пропускания более 50 ГГц при токах смещения ниже 4 мА. Эти устройства успешно передавали сигналы PAM-4 со скоростью 112 Гбит/с и расширили скорость на канал до 138 Гбит/с, при этом значение TDECQ составило 3,42 дБ при 77 K и 4,15 дБ при 120 K, что остаётся в пределах применимых спецификаций IEEE для коротковолновых многомодовых волоконно-оптических линий связи.
Исследователи также оценили энергоэффективность: около 68 фДж/бит при 77 K и около 60 фДж/бит при 120 K, что указывает на то, что криогенные VCSEL-каналы способны удовлетворять требованиям к пропускной способности передовых инфракрасных систем визуализации, одновременно снижая тепловую нагрузку и энергопотребление. Это исследование показывает, что оптические межсоединения могут стать практической альтернативой медным межсоединениям для будущих криогенных сенсоров, используемых в обороне, научных приборах, астрономии и других высокопроизводительных приложениях визуализации.
«Эти результаты показывают, что криогенные VCSEL-оптические каналы могут стать перспективным и экономически эффективным решением для удовлетворения потребностей FPA в высокоскоростной передаче данных», — отметил Лю.
