光子芯片放大器技术突破：数据传输带宽提升3倍的创新应用

通信技术持续进步，其中信号增强装置的革新对提高通信效能至关重要。瑞士洛桑联邦理工学院与IBM欧洲研究院的联合研究小组，在此技术领域实现了重要突破。

研发背景

现代通信网络主要采用光信号来传输大量数据。在长距离传输过程中，光信号需要经过放大处理来防止信息丢失。掺铒光纤放大器在长时间内承担了这一关键作用，保证了信号在无需频繁再生的情况下能够跨越更远的距离。然而，这类放大器的工作带宽仅限于大约35纳米的C波段，这一限制对光网络的扩展能力产生了显著影响。因此，该研究团队将注意力转向了新型放大器的研究。

技术亮点

该放大器采用了在二氧化硅表面沉积磷化镓的技术。磷化镓属于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，其光学特性尤为显著。研究团队选择磷化镓作为材料，主要基于两个原因：首先，磷化镓具备显著的光学非线性，能够增强光波间的相互作用，从而提升信号强度；其次，磷化镓的折射率较高，能够将光束紧密束缚在波导中，进而提高放大效率。因此，仅使用几厘米长的波导即可实现高增益效果。

紧凑结构

磷化镓的特性促成了放大器功能的微型化，使其能够嵌入到小型芯片级设备中，显著减小了设备尺寸。与传统放大器相比，这种芯片级放大器采用了更为紧凑的创新设计，有效实现了信号的放大。此设计为通信设备的小型化开辟了新的路径。

性能优势

实验结果显示，该芯片放大器在140纳米频段内，净增益超过10分贝，这一频段宽度是传统掺铒光纤放大器的三倍。在低噪声环境下，增益可达到35分贝。此外，它还能处理六个数量级范围内的输入功率信号。凭借这些卓越性能，该放大器在众多应用场合展现出出色的适应性。

应用拓展

该放大器在电信行业表现卓越，有效增强了光学频率梳与相干通信信号的品质，这两项技术在当前的光网络和光子学领域中至关重要。同时，该设备在精密传感领域亦具备实际应用价值，涉及光学传感、计量学以及自动驾驶车辆的激光雷达系统等多个领域，显示出其广泛的应用前景。

深远影响

新型放大器在数据中心、人工智能处理器及高性能计算领域发挥着至关重要的作用，大幅提高了数据传输的速率与效能。该技术的超带宽放大功能助力系统对数据进行更高效的优化处理，进而促进相关领域的持续进步。此外，该技术的应用领域扩展还将催生新的科技创新，并引发产业变革。

这款超带宽光子芯片放大器预计将在多个行业领域发挥关键作用。欢迎大家在评论区发表见解。同时，请不要忘记为本文点赞及转发。