Pesquisadores dos EUA alcançam interconexão óptica VCSEL criogênica de 138 Gbps

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign demonstraram uma tecnologia de interconexão óptica criogênica de alta velocidade baseada em laser de cavidade vertical emissor de superfície (VCSEL), que suporta taxas de dados de até 138 Gbps por canal, ao mesmo tempo que reduz a perda térmica e o consumo de energia em matrizes de plano focal infravermelho (FPA). O estudo, publicado no IEEE Photonics Technology Letters, aborda um desafio crítico em sistemas de imagem criogênicos de próxima geração — as interconexões de cobre tradicionais introduzem calor indesejado nos detectores sensíveis.

Os FPAs criogênicos modernos continuam a melhorar em resolução, sensibilidade e velocidade de imagem, resultando em taxas de dados totais superiores a 100 Gbps. As interconexões elétricas tradicionais exigem um grande número de conexões de cobre, que conduzem calor para os componentes do sensor criogênico, aumentando o ruído do detector e as necessidades de resfriamento. A equipe de pesquisa avaliou links ópticos VCSEL operando em temperaturas de 77 Kelvin (-196°C) a 120 Kelvin (-153°C), demonstrando largura de banda de modulação superior a 50 GHz com correntes de polarização abaixo de 4 mA. Esses dispositivos transmitiram com sucesso sinais PAM-4 a 112 Gbps e estenderam a taxa por canal para 138 Gbps, com valores de TDECQ medidos de 3,42 dB a 77 K e 4,15 dB a 120 K, ambos dentro das especificações aplicáveis da IEEE para comunicação em fibra multimodo de curta distância.

Os pesquisadores também estimaram a eficiência energética, em aproximadamente 68 femtojoules por bit a 77 K e 60 femtojoules por bit a 120 K, indicando que os links VCSEL criogênicos podem atender aos requisitos de largura de banda de sistemas avançados de imagem infravermelha, ao mesmo tempo que reduzem a carga térmica e o consumo de energia. Este estudo sugere que as interconexões ópticas podem se tornar uma alternativa prática às interconexões de cobre para sensores criogênicos futuros usados em defesa, instrumentação científica, astronomia e outras aplicações de imagem de alto desempenho.

"Esses resultados indicam que os links ópticos VCSEL criogênicos podem se tornar uma solução promissora e econômica para atender às necessidades de comunicação de dados em alta velocidade dos FPAs", afirmou Liu.