| cyqdesign | 2025-03-18 08:47 |
光子芯片放大器傳輸數(shù)據(jù)帶寬提升3倍瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院與IBM歐洲研究院聯(lián)合研發(fā)團隊在新一期《自然》雜志發(fā)表論文稱，他們研制出一款基于光子芯片的行波參量放大器，通過緊湊結構實現(xiàn)了超帶寬信號放大。  磷化鎵光子芯片的聚焦堆疊宏觀照片。該芯片具有多個螺旋波導和其他測試結構，寬度僅0.55厘米，可以實現(xiàn)S、C和L光通信波段的高效光學參量放大和頻率轉換。 新研制的這款放大器采用了將磷化鎵沉積在二氧化硅上的技術。磷化鎵是一種具有優(yōu)異光學特性的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料。大多數(shù)放大器依賴稀土元素來增強信號，而研究團隊選擇磷化鎵是因為其出色的光學特性。首先，它表現(xiàn)出強烈的光學非線性，使通過其中的光波能以增強信號強度的方式相互作用。其次，它的折射率高，可將光緊密限制在波導內(nèi)，顯著提高放大效率。基于這些特性，研究團隊僅使用幾厘米長的波導就實現(xiàn)了高增益，使放大器的體積大幅縮小，且所有功能都集成在一個緊湊的芯片級設備中。 實驗結果表明，這款芯片級放大器在約140納米的帶寬范圍內(nèi)實現(xiàn)了超過10分貝的凈增益，是傳統(tǒng)摻鉺光纖放大器帶寬的3倍。此外，該器件在保持較低噪聲的同時，增益可達35分貝，并能處理輸入功率范圍跨越6個數(shù)量級的信號。這些特性使該放大器在電信之外的各種應用中具有高度適應性，例如精密傳感。 此外，這款放大器還提升了光學頻率梳和相干通信信號的性能，這兩項技術是現(xiàn)代光網(wǎng)絡和光子學的關鍵技術。 新型放大器對數(shù)據(jù)中心、人工智能處理器和高性能計算系統(tǒng)具有深遠影響，更快、更高效的數(shù)據(jù)傳輸使這些系統(tǒng)都能獲益。此外，它的應用范圍還擴展到數(shù)據(jù)傳輸之外，包括光學傳感、計量學，甚至自動駕駛汽車中使用的激光雷達系統(tǒng)。 |
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