磷化镓光子芯片的聚集堆叠微观相片。该芯片具有多个螺旋波导和其他测验结构，宽度仅0.55厘米。图片来自：瑞士洛桑联邦理工学院
瑞士洛桑联邦理工学院与IBM欧洲研讨院联合研发团队在新一期《天然》杂志宣布论文称，他们研发出一款依据光子芯片的行波参量扩大器，经过紧凑结构完成了超带宽信号扩大。
现代通讯网络依托光信号传输海量数据。但是，这些光信号需求经过扩大，才能在长距离传输中不丢掉信息。数十年来，掺铒光纤扩大器作为最常用的东西，在这方面发挥着关键作用。它无需频频从头生成信号，就能将信号传输至更远的地址。但是，掺铒光纤扩大器的作业带宽仅限于C波段（约35纳米），这约束了光网络的扩展才能。
新研发的这款扩大器采用了将磷化镓沉积在二氧化硅上的技能。磷化镓是一种具有优异才能光学特性的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体资料。大多数扩大器依靠稀土元素来增强信号，而研讨团队挑选磷化镓是因为其超卓的光学特性。首要，它表现出激烈的光学非线性，使经过其间的光波能以增强信号强度的方法相互作用。其次，它的折射率高，可将光严密约束在波导内，明显提高扩大功率。依据这些特性，研讨团队仅运用几厘米长的波导就完成了高增益，使扩大器的体积大幅缩小，且一切功用都集成在一个紧凑的芯片级设备中。
试验依据成果得出，这款芯片级扩大器在约140纳米的带宽规模内完成了超越10分贝的净增益，是传统掺铒光纤扩大器带宽的3倍。此外，该器材在坚持较低噪声的一起，增益可达35分贝，并能处理输入功率规模跨过6个数量级的信号。这些特性使该扩大器在电信之外的各种运用中具有高度适应性，例如精细传感。
此外，这款扩大器还提高了光学频率梳和相干通讯信号的功能，这两项技能是现代光网络和光子学的关键技能。
新式扩大器对数据中心、人工智能处理器和高功能核算体系具有深远影响，更快、更高效的数据传输使这些体系都能获益。此外，它的运用场景规模还扩展到数据传输之外，包含光学传感、计量学，乃至无人驾驶轿车中运用的激光雷达体系。（记者张佳欣）
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