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研究人員開發了一種基于低溫垂直腔面發射激光器（VCSEL）的光互連技術，可在低溫環境下實現高速數據傳輸，同時降低熱負載與功耗。
紅外焦平面陣列（FPA）是一種可將紅外光轉換為電信號、生成實時熱成像的圖像傳感器。隨著低溫FPA技術的發展，其分辨率、陣列規模、靈敏度和成像速度不斷提升，同時也帶來了超過100 Gb/s的高速數據傳輸需求。而傳統電互連方案為了滿足這些需求，往往需要更多銅線連接，從而增加熱負載。部分熱量還可能通過銅連接泄漏至FPA內部，進而增加噪聲，并提高制冷需求和整體功耗。
在2026年3月27日發表于IEEE Photonics Technology Letters的一項研究中，來自美國伊利諾伊大學的研究團隊探索了低溫垂直腔面發射激光器（cryo-VCSEL）在FPA高帶寬光互連中的應用。論文作者Liu表示：“光互連技術通過激光和光纖傳輸數據，能夠在保持高速傳輸的同時，減少熱量傳遞（https://ieeexplore.ieee.org/document/11457003/）?！?/span>
實驗結果顯示，該技術在77 K和120 K低溫環境下均具備優異的高頻性能：低偏置電流（<4 mA）條件下，3 dB調制帶寬超過50 GHz；在保持較低信號失真的情況下，支持單通道112 Gb/s PAM-4高速傳輸，最高可擴展至138 Gb/s；性能測試中，其TDECQ在77 K和120 K條件下分別為3.42 dB和4.15 dB，均符合 IEEE 短距離多模光通信標準；對應能耗分別約為68 fJ/bit和60 fJ/bit，顯示出良好的低溫能效表現。
這表明，基于cryo-VCSEL的光鏈路有望為低溫FPA及相關系統提供一種兼具應用前景、實用性與成本優勢的高速通信解決方案。
原文標題：面向焦平面陣列的77–120 K高速VCSEL光互連技術
期刊：IEEE Photonics Technology Letters
數字對象識別號：10.1109/LPT.2026.3678474
圖注：基于低溫VCSEL的光互連可在低溫環境下支持高帶寬通信，同時降低熱泄漏和功耗
新聞稿來源：IEEE光子學學會
媒體聯系人：Kristen Amoroso
郵箱：k.amoroso@ieee.org
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